데이터센터 네트워크 최적화를 위한 네트워크 기술 현황 및 전망 - 1편

본 글은 필자가  “데이터센터 네트워크 최적화를 위한 네트워크 기술 현황 및 전망” 이라는 주제로 네트워크 타임즈 기획 시리즈에 기고한 글입니다.

최근 데이터센터 기술에 가장 큰 영향력을 행사하고 있는 기술은 바로 클라우드 컴퓨팅이다.

클라우드 컴퓨팅의 핵심 기술 사상은 “Everything as a Service”, “확장성과 탄력성”, “자원의 통합”, “주문형 서비스”, “지역적 제한없는, 디바이스 제한없는 서비스” 등의 키워드로 요약된다.

흩어져 있는 자원을 통합하고, 통합된 자원들을 유연하게 확장하며, 필요할 때 어느 곳, 어떤 장비로 접속하도록 제공하여, IT에도 서비스라는 이름을 붙일 수 있게 하겠다는 전략….바로 클라우드 컴퓨팅의 핵심적 사상이 된다.

그런데 이런 클라우드 컴퓨팅의 하드웨어적 근간은 IaaS(Infra as a Service) 라고 불리우며, IaaS는 데이터센터 설계의 핵심이 된다.

주로 IaaS는 서버와 스토리지, 그리고 네트워크가 핵심이 된다. 이러한 기술적 변화가 데이터센터에도 변화의 바람을 일으키고 있다.

바로 클라우드 컴퓨팅을 위한 데이터센터로의 변신을 요구하고 있다는 점이다.
클라우드 컴퓨팅이 업계 전반을 뒤흔들게 되면서, 데이터센터의 재설계와 변화의 바람이 곳곳에서 일고 있다.

서버와 스토리지 모두 가상화 기반의 설계와 유연한 서비스를 위한 편리한 Scale up/ out 구성 설계, 관리의 편의성 등이 그 대표적 사례이다.

2010년 까지만 하더라도, 이러한 변화의 틈바구니에서 네트워크에 대한 요구와 실행 능력은 업계 전반적으로 매우 미온적이었던 것이 사실이었다.

하지만 최근의 흐름은 데이터센터의 네트워크는 클라우드 컴퓨팅을 위한 최적화로 진화하고 있으며, 업계 전반에 걸쳐 곳곳에 적용되고 있는 것이 현실이다.


1.    네트워크 가상화

필자가 가장 자주 듣는 질문이 “네트워크 가상화가 무엇인가요?”, “ 이미 VLAN, MPLS, VRF 등과 같은 가상화 기술을 쓰고 있는데 네트워크 가상화 또 준비해야 하나요?” 라는 질문들이다.

최근 데이터센터 네트워크 가상화는 두 가지 큰 흐름이 있는데, 하나는 네트워크에 대한 가상화와 IO에 대한 가상화 이다.

네트워크 가상화를 먼저 소개하자면, 네트워크에서의 가상화는 Data Plane, Control Plane, Management Plane 을 모두 가상화하는 것을 의미한다.

실제 네트워크는 그동안 모두 데이터 흐름에 대한 가상화에 치우쳐 왔던 것이 사실이다.

네트워크 데이터 처리 성능 향상을 위한 노력들과 이에 대한 결과물로 성능 향상과 라우팅 및 스위칭 기술에만 초점을 맞춘 것이다.

하지만 클라우드 컴퓨팅이라는 거대한 시대의 조류에 네트워크도 거부할 수는 없다.

서버와 스토리지에서 이미 IO 가상화 뿐만 아니라 CPU와 Memory를 가상화를 하듯이, 네트워크 장비에서도 단순히 데이터흐름에 대한 가상화만 처리하는 것이 아니라 이러한 모든 데이터 처리를 관리하고 제어하는 Management, Controle Plane을 가상화를 하는 요구가 시대적 사명이 된 것이다.

네트워크 가상화	설명	예
Data Plane  (데이터 부)	순수하게 데이터 흐름에 대한 가상화를 의미	VLAN, MPLS, VRF
Control Plane  (제어 부)	네트워크 프로세싱을 위한 가상화를 의미	Routing Process ARP Table Spanning Tree 알고리즘 등...
Management Plane  (관리 부)	네트워크 장비 관리를 위한 가상화를 의미	Config , Syslog, SNMP 등...

[표1 : 네트워크 가상화]

네트워크 장비 측면에서 Control Plane, Management Plane에 대한 가상화가 필요한 이유는 안정성 측면과 효율성 측면 모두를 수용하기 위함이다.

예를 들어 Data Plane만 가상화가 되어 있을 경우에는, 클라우드 서비스 환경에서 대규모 트래픽이 갑작스럽게 발생하거나, DDoS 와 같은 이슈로 인해 네트워크 장비의 제어와 관리부를 담당하는 프로세스가 이상 동작을 하게 될 경우 대규모 장애로 이어지게 된다.

실제 업계에서는 이러한 가상화 기술을 네트워크에 적용하기 위해 Data Plane, Control Plane, Management Plane 가상화 구현을 위한 다양한 노력들이 이어지고 있다.

현재 시스코 Nexus 7000 제품군에서는 이러한 기술을 적용, VDC (Virtual Device Context) 기반의 네트워크 가상화를 구현한 최초의 제품군을 선보이고 있다.

국내,외에서도 적용된 사례들이 대부분 클라우드 컴퓨팅 센터의 네트워크 가상화 제품으로, 하나의 제품에서 여러 개의 네트워크 스위치로 가상화를 구현하는 용도로 사용되고 있다.

2.    Unified 네트워크

사실 데이터센터의 가장 큰 고민 중 하나가, 바로 Fabric의 혼재이다.
흔히 Fabric이라고 하면, 데이터 흐름을 담당하는 IO 방식을 의미한다.
실제 데이터센터의 IO는 크게 Ethernet 방식과 SAN 방식으로 나뉘게 된다.
클라우드 컴퓨팅 시대가 도래하게 되면서, 많은 고객들은 데이터 저장공간의 급증과 가상화 기반의 서버들의 많은 IO 발생으로 인해 더 많은 Ethernet IO, 더 많은 SAN IO를 필요로 하게 되었다.

이러한 복잡성은 관리적인 부담과 TCO(Total Cost Ownership)에 대한 부담이 발생하게 되었다.  가상화와 클라우드 컴퓨팅에 대한 이슈는 IO의 단순성과 IO 가상화에 대한 요구로 발전하게 되었다.

실제 이러한 이슈들은 최근 화두가 되고 있는 FCoE (Fiber Channel over Ethernet) 기반 IO 통합 기술과 802.1BR/802.1Qbh 와 같은 효율적인 IO 혁신 기술로 발전하게 되었다.

FCoE는 2009년 6월에 INITS T11 에서 표준화가 완료되어, 현재 Cisco, Intel, IBM, HP, Qlogic, Emulex, EMC, NetApp 등에서 범용적으로 지원하고 있다.

[그림 : FCoE 표준화 포맷]

FCoE는 기본적으로 10GE 미디어를 그대로 수용하면서, 10GE 대역폭 내부에서 FC(Fiber Channel)을 수용하도록 하였다. 기존의 iSCSI 처럼 SCSI 통신을 TCP/IP 기반으로 사용하지 않고, FC SAN의 안정성을 그대로 수용하고 TCP/IP를 사용하지 않으므로 안정성 까지 확보한 것이 큰 특징이다.

사용자 입장에서는 FCoE 기반의 데이터센터를 초기에 도입하게 되면, SAN, Ethernet을 별도로 구별하지 않고 모두 수용할 수 있으므로 투자 보호 및 클라우드 컴퓨팅에서 요구하는 유연성을 수용하는 장점을 가질 수 있게 된다.

최근 VMWare vSphere 5.0 에서 FCoE를 Sofeware 방식의 Driver를 제공함으로써 , 가상화 기반의 대중성까지 겸비했다는 평가를 받고 있다.

[그림 : FCoE 적용 전 데이터센터 인프라]

[그림 : FCoE 적용 후 데이터센터 인프라]