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퓨어스토리지의 핵심 아키텍처 Purity

AFA 시장을 선도하는 퓨어스토리지 기술의 핵심은 NAND Flash Memory의 제약사항을 보완하고, SSD에 가장 최적화된 운영환경을 제공하는 Purity에 있습니다.
이러한 Purity에 최적화된 하드웨어를 직접 제조함으로 미래의 표준 기술을 가장 먼저 채택하고 적용할 수 있습니다.

위의 그림처럼, Purity는 핵심 코어 아키텍처 위에 데이터를 절감하는 기술(FlashReduce), NAND Flash Memory를 최적화 하는 기술(FlashCare), 그리고 NAND Flash Memory에 최적화된 RAID 및 암호화로 데이터를 보호하는 기술(FlashProtect), 엔터프라이즈의 가용성을 제공하기 위한 다양한 내부복제, 외부복제 기술(FlashRecover) 등의 혁신적인 기술을 제공합니다.

 

이러한 Purity의 기술중에서 다른 아키텍처의 스토리지와 가장 차별화 되는 기술은 FlashReduce와 FlashCare 두가지 입니다.

 

첫 번째로, FlashReduce는 아래와 같은 아키텍처로 인해 업계 최고 수준의 “데이터 절감효율”을 제공하고 있습니다.

  • 512 Byte의 정교한 단위의 가변블록을 사용하므로 각 block은 정확하게 사용된 만큼 공간을 차지하여, 기존의 고정블록 스토리지에 비해 낭비되는 공간이 전혀 없음
  • 중복제거의 기준이 주소 공간에 대한 정렬과 무관하여, block이 다른 크기, 다른 정렬 순서로 되어 있더라도, 중복되는 부분을 정확하게 찾을 수 있으며, 512 Byte의 정교한 단위로 중복 여부를 파악하므로 중복제거 효율 극대화
  • 성능 저하가 전혀 없는 중복제거 기능과 압축 기능을 동시에 제공하여, 압축에 유리한 문자 데이터 뿐만 아니라, 중복제거에 유리한 많은 복사본의 VDI환경에서도 뛰어난 데이터 절감효율 제공

위의 그림처럼, 똑같은 공간을 사용한다고 가정했을 때, 왼쪽의 고정블록(Fixed)은 낭비되는 공간이 생겨서 많은 과자를 보관할 수 없지만, 오른쪽의 가변블록(Variable)은 낭비되는 공간이 전혀 없어서 보다 많은 과자를 보관할 수 있습니다. 이처럼 퓨어스토리지의 FlashReduce 기술은 동일한 용량의 물리공간으로 고정블록의 스토리지보다 훨씬 더 많은 공간을 사용할 수 있습니다.

 

두 번째로, FlashCare는 SSD의 제약사항과 NAND Flash Memory의 특징을 고려하여 올플래시 스토리지의 “효율성과 안정성”을 극대화 하는 엔터프라이즈 수준의 가용성을 제공하고 있습니다.

  • 중복제거/압축 기술을 통해 Write 횟수와 Write 용량을 최소화 하여 수명 감소를 최소화
  • Write Buffer 사용으로 Write 횟수를 줄임으로 비대칭 Read/Write 최적화를 통한 성능향상
  • NAND Flash 특성상 필연적으로 발생하는 가비지컬렉션을 보다 지능적으로 수행하는데, 퓨어스토리지의 가비지컬렉션은 Live Data가 재배치 될 때, 추가적 압축을 수행하여 저장공간 사용량을 더욱 줄이고, 유사한 특징(인접성, 중복제거 정도, 시기)을 가진 Live Data를 재배치하여 병합함으로 Read/Write 효율 뿐만 아니라 가비지컬렉션 효율 극대화
  • 휴면 데이터에서 ‘잠재적 읽기 오류’라 불리는 열화가 발생하여 데이터 정합성이 깨질 수 있는데, 이러한 위험을 방지하기 위한 Data Refresh 프로세스 동작
  • 개별 SSD의 Wear Level에 의존하지 않고, 컨트롤러에서 전체SSD에 대해 Global하게 Wear Level을 관리함으로 특정 SSD에 편중되지 않고, 전체가 고르게 사용됨
  • SSD에 최적화된 퓨어스토리지 자체의 RAID 구성으로 SSD의 Double Fault 장애에 대응, SSD 장애 최소화 뿐만 아니라 Write 최소화, Write Amplification 방지 및 수명 감소 최소화

 

이러한 퓨어스토리지의 아키텍처는 기존의 HDD 기반 스토리지나 HDD와 SSD를 혼용하는 하이브리드 혹은 SSD만 100% 장착한 기존 아키텍처 기반의 스토리지는 근본적으로 다릅니다. HDD기반에서 시작한 기존의 스토리지는 NAND Flash Memory의 제약사항을 보완하고, SSD를 최적화 할 수 있는 기능을 탑재하기가 매우 어렵습니다. 또한, 데이터 절감을 위한 중복제거 및 압축 기능을 적용 시 성능 저하는 물론이고, 고정블록 기반이기 때문에 그 효율성도 현저히 떨어집니다.

또한, 다른 올플래시 스토리지 아키텍처와의 비교에서도, 퓨어스토리지의 512 Byte 단위의 가변블록구조는 데이터 저장 시 낭비되는 공간이 전혀 없으며, 주소 공간 정렬과 무관한 중복제거 Signature 감지로 인한 데이터 절감효율은 2배 ~ 10배 이상 뛰어납니다.

현재의 올플래시 스토리지 시장에서 가장 우수한 아키텍처를 가지고 있는 퓨어스토리지는 미래의 표준 기술을 가장 먼저 채택하는데, 2017년 7월에 출시된 FlashArray//X는 업계 최초 All-NVMe 기반의 스토리지 입니다. 또한, Direct Flash Module을 보다 효율적으로 제어하기 위해 Purity에 추가된 SSD의 컨트롤러 역할을 대신하는 기능은 다음에 NVMe 주제를 다룰 때 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

 

Purity는 단순 스토리지 운영환경을 넘어서서 소프트웨어로 정의되는 스토리지의 다양한 기능을 사용할 수 있습니다.

Active-Active Data Center 구성을 위한 Active Cluster와 그 밖에 QoS, vVOL, Container, VM등의 다양한 기능을 추가 비용 없이, 단지 Purity만 업그레이드 하면 무상으로 새로운 기능을 사용할 수 있습니다.

끝으로, FlashArray의 운영환경인 Purity//FA 와 FlashBlade의 운영환경인 Purity//FB는 다양하고 복잡한 고객의 Data 서비스를 위한 Data Platform으로 계속 진화하고 있습니다.

자세한 내용은 아래 동영상을 통해 살펴보시기 바랍니다.

Data Platform으로써의 퓨어스토리지

Written by 노용신 부장 (richard.noh@purestorage.com)

퓨어스토리지 코리아 엔터프라이즈 기술지원