FC, iSCSI, FCIP, FCoE 장단점 비교

 

FC는 1994년에 표준화된 전용 스토리지 네트워킹 아키텍처이다. 일반적으로 전용 HBA (Host Bus Adapter) 및 스위치로 구현되는데, 이는 FC가 다른 스토리지 네트워킹 기술보다 비싼 것으로 간주되는 주된 이유이다.

성능 측면에서, FC는 처음부터 스토리지 트래픽을 처리하기 위해 구축되었기 때문에 FC의 낮은 Latency (지연시간)와 높은 Throughput (처리량)을 능가하기는 어렵다. FCP (Fibre Channel Protocol) 프레임을 생성하고 해석하는 데 필요한 Processing cycle은 Latency가 짧은 전용 HBA로 완전히 오프로드된다. 이렇게 하면 서버의 CPU가 스토리지와 통신하지 않고 애플리케이션을 처리할 수 있다.

게다가, FCP는 스토리지 트래픽을 처리하도록 최적화되어 있다. TCP/IP 위에서 실행되는 프로토콜과 달리, FCP는 일반적으로 Switching latency를 단축하는 상당히 Thinner한 Single-purpose 프로토콜이다. 또한 데이터를 수신할 준비가 되지 않은 장치 (스토리지 또는 서버)로 데이터가 전송되지 않도록 하는 기본 제공 Flow control 메커니즘도 포함되어 있다.

그러나 FC와 FCP는 단점이 있다. 하나는 장거리에서 스토리지 상호 연결을 지원하는 데 많은 비용이 들 수 있다는 것이다. 원격 사이트에서 보조 어레이에 대한 복제를 구성하려면 운 좋게도 Dark fiber (사용 가능한 경우)를 구입할 수 있거나 값비싼 FCIP distance gateway를 구입해야 한다.


iSCSI는 TCP/IP 네트워킹 프로토콜 위에 구축된 스토리지 네트워킹 프로토콜이다. 2004년에 표준으로 승인된 iSCSI의 가장 큰 명성은 나머지 엔터프라이즈 네트워크의 나머지 부분을 실행하는 동일한 네트워크 장비에서 실행된다는 것이다. 특별히 추가 하드웨어가 필요하지 않으므로 구현 비용이 비교적 저렴하다.

 

성능 측면에서, iSCSI는 TCP/IP 상에서 구동하므로 TCP의 윈도우(Window) 특성 같은 TCP 오버헤드 (Overhead)의 영향을 받기 쉽다. TCP 윈도우란 서버가 송신하는 여러 개의 패킷으로 이루어진 데이터 묶음이다. 서버는 클라이언트로부터 해당 윈도우를 에러 없이 수신했다는 ACK (Acknowledge)를 수신한 다음에 다음 패킷 윈도우를 송신한다. 에러가 발생하면, 해당 데이터를 반드시 재송신해야 한다. 또한 SCSI 명령을 캡슐화하는 데 필요한 오버헤드도 발생한다. 이런 모든 사항이 iSCSI에서 Latency 편차와 패킷 손실을 유발한다.

 

그러므로, iSCSI는 FC/FCP에 비해 성능이 뒤떨어지지만, iSCSI가 제대로 구현되면 범용 TCP/IP 네트워킹 프로토콜에서의 오버 헤드로 인한 성능 편차는 몇 ms 정도의 latency로 줄어든다. 하지만, 이는 매우 높은 트랜잭션 I/O load에서는 큰 차이를 만들 수 있으며, iSCSI가 엔터프라이즈에서 사용하기에 적합하지 않다는 대부분의 주장의 근원이 된다. 그러나, 이러한 워크로드는 Fortune 500대 기업 밖에서는 거의 발생하지 않으므로 대부분의 경우 성능 변화량은 훨씬 좁다.

iSCSI는 또한 서버의 CPU에 더 큰 부하를 준다. 하드웨어 iSCSI HBA가 있지만, 대부분의 iSCSI 구현에서는 소프트웨어 Initiator를 사용한다. 기본적으로 스토리지 명령을 생성, 전송 및 해석하는 작업과 함께 서버의 프로세서를 로드한다. 이는 iSCSI에 대한 효과적인 주장으로도 사용되어왔다. 그러나 오늘날 서버가 대부분의 애플리케이션에서 사용할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 CPU 리소스를 제공한다는 사실을 고려할 때, 이러한 이유로 인해 상당한 차이가 발생하는 경우는 거의 없다.

iSCSI는 여러 개의 1Gbps 이더넷 또는 10Gbps 이더넷 링크를 사용하여 처리량 측면에서 FC를 자체적으로 유지할 수 있다. 또한 기존 WAN 링크를 통해 장거리에서 사용할 수 있다는 점에서 TCP/IP의 이점을 누릴 수 있다. 이 사용 시나리오는 대개 SAN-to-SAN 복제로 제한되지만 FC 전용의 다른 솔루션보다 구현하기가 훨씬 쉽고 비용도 저렴하다.

 

이처럼, iSCSI 측면에서는 단순성과 낮은 구축 비용이 가장 큰 장점이다. 서버를 FC 네트워크에 연결하려면 값비싼 HBA와 드라이버 및 관리 소프트웨어를 설치해야 하지만, 서버를 iSCSI 네트워크에 연결하는 작업은 대부분의 서버에 이미 있는 기가비트 이더넷 NIC를 사용하여 수행할 수 있다. 이더넷 연결을 통해 원격 볼륨에 액세스할 수 있는 애플리케이션인 iSCSI 이니시에이터도 필요하지만 대부분의 플랫폼에서는 무료이다.

인프라 비용 절감을 통한 절감 외에도 많은 기업에서 iSCSI를 훨씬 더 쉽게 구현할 수 있다. iSCSI를 구현하는데 필요한 대부분의 기술은 일반 네트워크 운영 기술과 겹친다. 이는 IT 인력이 제한된 소규모 기업에 iSCSI를 매우 매력적으로 만들고, 해당 분야에서 iSCSI의 인기를 잘 설명한다.

 

이러한 구축의 용이성은 양날의 검이다. iSCSI는 구현하기 쉬우므로 잘못 구현하기도 쉽다. 전용 네트워크 인터페이스를 사용하여 구현하지 못하거나, 흐름 제어 및 점보 프레임과 같은 스위칭 기능을 지원하고, Multpath I/O를 구현하지 못하는 것은 성능 저하를 초래할 수 있는 일반적인 실수이다.

 

 

 

FCoIP (Fibre Channel over Internet Protocol)는 2004년에 비준된 틈새 프로토콜이다. TCP/IP 패킷 내에서 FCP 프레임을 캡슐화하여 TCP/IP 네트워크를 통해 전송할 수 있도록 하는 표준이다. SAN-to-SAN 복제 및 장거리 백업을 지원하기 위해 여러 사이트에서 FC 패브릭을 브리징하는 데 거의 독점적으로 사용된다.

대형 FC 프레임을 여러 TCP/IP 패킷으로 분할하는 비효율성 (WAN 회선은 일반적으로 1,500 바이트 이상의 패킷을 지원하지 않음) 때문에 Latency가 짧게 구축되지 않는다. 대신 네이티브 FCP에서는 Dark fiber를 사용할 수 없을 때 지리적으로 분리된 파이버 채널 패브릭을 연결할 수 있도록 설계되었다. FCIP는 거의 항상 FC Distance gateway (기본적으로 FC/FCP-to-FCIP bridge)에서 발견되며, 스토리지 디바이스에서 서버 대 스토리지 액세스 방법으로 기본적으로 사용되는 경우는 거의 없다.

 

 

FCoE (Fibre Channel over Ethernet)는 최신 스토리지 네트워킹 프로토콜이다. 2009년 6월 표준으로 승인된 FCoE는 iSCSI의 이점에 대한 파이버 채널 커뮤니티의 대답이다. iSCSI와 마찬가지로 FCoE는 표준 다목적 이더넷 네트워크를 사용하여 서버를 스토리지와 연결한다. iSCSI와는 달리 TCP/IP를 통해 실행되지 않으며 OSI 모델에서 IP 옆의 공간을 차지하는 자체 이더넷 프로토콜이다.

이 차이는 좋은 결과와 나쁜 결과가 모두 있기 때문에 이해하는 것이 중요하다. 좋은 점은 FCoE가 iSCSI와 동일한 범용 스위치에서 실행되더라도 TCP/IP 헤더를 생성하고 해석할 필요가 없으므로 End-to-End latency가 크게 단축된다. 나쁜 점은 TCP/IP WAN을 통해 라우팅할 수 없다는 것이다. FC와 마찬가지로 FCoE도 로컬 네트워크에서만 실행할 수 있으며 원격 패브릭에 연결하려면 브리지가 필요하다.

서버 측에서는 대부분의 FCoE 구현에서 네트워크 어댑터와 FCoE HBA 역할을 모두 수행할 수 있는 10Gbps 이더넷 FCoE CNA (Converged Network Adapter)를 사용한다. 이 기능은 FC HBA와 유사한 방식으로 스토리지와 통신하는 작업을 오프로드한다. 이는 별도의 FC HBA에 대한 요구 사항이 FC를 아예 피해야 하는 좋은 이유인 경우가 많았기 때문에 중요한 사항이다. 시간이 지남에 따라, 서버는 일반적으로 FCoE 지원 CNA가 내장되어 제공되므로 기본적으로 비용 요소가 완전히 제거된다.

FCoE의 주요 이점은 기존 파이버 채널 네트워크의 확장으로 구현될 때 실현할 수 있다. 구현하는 데 몇 가지 추가 단계가 필요한 다른 물리적 전송 메커니즘이 있지만, FCoE는 FC와 동일한 관리 툴을 사용할 수 있으며 FC 패브릭을 운영하면서 얻은 많은 경험을 구성 및 유지 보수에 적용할 수 있다.

 

 

FC와 iSCSI 간의 논쟁이 계속 격화될 것이라는 데는 의심의 여지가 없다. 두 아키텍처 모두 특정 작업에 적합하다. 그러나 FC는 엔터프라이즈에 좋고, iSCSI는 SMB에 좋다고 말하는 것은 더 이상 용인되지 않는다. FCoE의 가용성은 iSCSI의 Cost 및 Convergence argument를 해결하는데 큰 도움이 되며, 10Gbps 이더넷의 보급률 증가와 서버 CPU 성능 향상은 FC의 Performance argument를 잠식하고 있다.

 

 

* 자료 참조 : Fibre Channel vs. iSCSI: The war continues by InfoWorld, 2010