MPIO란?

오늘날의 데이터 중심 환경에서는 고가용성과 최적의 스토리지 성능을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 안정적인 스토리지가 없으면 애플리케이션이 느려지고 트랜잭션이 실패하며 비즈니스가 중단될 수 있습니다.

MPIO(Multipath Input/Output)는 스토리지 장치와 호스트 컴퓨터 시스템 간에 여러 물리적 경로를 제공하여 이러한 목표에 크게 기여하는 기술입니다. MPIO를 이해하는 것은 스토리지 인프라를 최적화하고 데이터 안정성을 개선하는 것을 목표로 하는 IT 전문가에게 필수적입니다.

이 문서에서는 스토리지 시스템에서 MPIO의 작동, 이점 및 구현에 대해 살펴봅니다.

MPIO란?

다중 경로 입력/출력(MPIO)은 SAN(Storage Area Network)에서 호스트 서버에서 스토리지 장치로 파이버 채널, iSCSI 또는 InfiniBand와 같은 여러 물리적 경로를 제공하는 데 사용되는 기술입니다. 그 주된 목적은 데이터 전송을 위해 여러 경로를 활용하여 내결함성과 성능을 향상시키는 것입니다. 한 경로가 실패하면 MPIO는 I/O 작업을 사용 가능한 다른 경로로 자동으로 재라우팅하여 스토리지 리소스에 대한 지속적인 액세스를 보장합니다.

다중 경로 I/O는 호스트와 스토리지 장치 사이에 여러 중복 경로를 생성합니다. 이러한 경로는 동시에 부하의 균형을 맞추거나 활성 경로가 실패할 경우 인계 대기 상태에 있을 수 있습니다. 이러한 중복성을 통해 데이터 전송을 중단 없이 효율적으로 유지할 수 있습니다.

MPIO는 어떻게 작동하나요?

MPIO는 두 가지 핵심 메커니즘을 활용하여 스토리지 장치와 서버 간의 데이터 전송을 최적화하기 위해 작동합니다.

• 로드 밸런싱: 시스템의 모든 데이터 경로를 다중 레인 고속도로라고 상상해 보십시오. MPIO는 여러 차선을 사용하는 자동차와 같은 모든 가용 경로에 I/O 요청(데이터 트래픽)을 분산시킵니다. 로드를 분산시킴으로써 단일 경로에서 병목 현상을 방지하여 데이터 전송 속도를 높일 수 있습니다. 마찬가지로, 모든 가용 경로가 효과적으로 활용되어 스토리지 트래픽에 사용할 수 있는 전체 네트워크 대역폭을 극대화합니다.
• 장애 조치: 페일오버를 백업 경로로 생각하세요. 경로가 오작동하면(고속도로에서 차선 폐쇄와 같이), MPIO는 자동으로 데이터 트래픽을 다른 운영 경로로 재라우팅합니다. 이는 애플리케이션 또는 사용자가 스토리지에 액세스하는 데 지장을 최소화하면서 원활하게 이루어집니다.

MPIO의 장점

MPIO는 스토리지 시스템 성능, 안정성 및 관리성을 크게 향상시키는 몇 가지 이점을 제공합니다. 이러한 장점은 다음과 같습니다.

• 향상된 성능: MPIO는 데이터 전송을 위해 여러 경로를 활용함으로써 단일 경로 설정 대비 가용 대역폭을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 그 결과 데이터 전송 속도가 빨라지고 전반적인 스토리지 시스템 성능이 향상되어 데이터베이스, 가상머신, 비디오 편집 소프트웨어 등 고속 데이터 액세스가 필요한 애플리케이션에 특히 유용합니다.
• 안정성 및 내결함성: MPIO는 여러 경로를 사용할 수 있어 단일 장애 지점의 위험을 크게 줄여줍니다. 한 경로가 오작동하면, 시스템은 서비스를 중단하지 않고 대체 경로로 원활하게 전환됩니다. 이러한 페일 세이프 설계는 데이터에 대한 지속적인 액세스를 보장하여 다운타임을 최소화하고, 사소한 중단으로도 비용이 많이 드는 미션 크리티컬 애플리케이션에 MPIO를 이상적입니다.
• 확장성 및 유연성: MPIO는 확장 가능한 스토리지 솔루션을 제공합니다. 새로운 스토리지 컨트롤러 또는 호스트 버스 어댑터(HBA)를 추가 경로와 함께 쉽게 추가할 수 있으며, 시스템은 성능 및 중복성을 개선하기 위해 이를 자동으로 통합합니다. 이러한 유연성을 통해 데이터 스토리지 요구가 증가함에 따라 스토리지 용량을 더 쉽게 확장하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 간소화된 관리: 경우에 따라 MPIO는 호스트와 스토리지 장치 간의 모든 경로를 관리할 수 있는 단일 인터페이스를 제공하여 스토리지 관리를 간소화할 수 있습니다.
• 케이블 복잡성 감소: MPIO는 (때때로) 각 경로에 대해 별도의 케이블을 실행하는 것과 비교하여 중복성을 달성하기 위해 물리적 케이블을 더 적게 사용할 수 있도록 하여 케이블 어수선함을 줄일 수 있습니다.

MPIO와 다른 스토리지 기술 비교

MPIO는 스토리지 시스템의 성능을 최적화하는 데 사용되는 많은 기술과 기술 중 하나일 뿐입니다. 일반적으로 이러한 기술 중 일부는 강력한 스토리지 인프라를 구축하기 위해 MPIO와 함께 사용됩니다.

MPIO vs. RAID

RAID(리던트 디스크 어레이)와 MPIO는 데이터 안정성과 성능을 개선하는 것을 목표로 하지만, 다양한 수준에서 작동합니다. RAID는 디스크 수준에서 중복성과 성능을 향상시킵니다. 이는 여러 물리적 디스크를 단일 논리 단위로 결합함으로써 가능합니다. RAID는 미러링 또는 패리티 스키마를 통해 스트라이핑 및 이중화를 통해 향상된 읽기 성능과 같은 이점을 제공합니다.

반면 MPIO는 경로 수준에서 작동합니다. 호스트 시스템과 스토리지 장치 간의 데이터 전송을 위한 다중 중복 경로를 보장합니다. RAID는 스토리지 어레이(디스크로 구성) 내의 데이터 중복성과 속도에 중점을 두지만, MPIO는 서버와 스토리지 시스템 간의 연결을 포함하여 전체 스토리지 네트워크에서 연결 중복성과 부하 분산을 보장합니다.

MPIO vs. HBA

호스트 버스 어댑터(host bus adapter)(HBA)는 호스트 시스템(서버)과 스토리지 네트워크 간의 물리적 연결 및 데이터 전송 기능을 제공하는 하드웨어 구성 요소입니다. HBA는 서버를 디스크 어레이 또는 SAN과 같은 스토리지 장치에 연결하는 데 필수적입니다.

HBA는 데이터 전송을 위한 기반을 제공하지만, MPIO는 여러 경로를 관리하고 페일오버 및 로드 밸런싱을 보장하여 이를 기반으로 구축됩니다. 간단히 말해, MPIO는 HBA가 제공하는 원시 연결을 통해 인텔리전스를 추가함으로써 데이터 전송 프로세스를 보다 안정적이고 효율적으로 만듭니다. MPIO는 데이터 전송 경로에 중복성과 안정성을 추가하여 HBA를 보완합니다.

MPIO 구현

운영 체제에 따라 다음과 같이 MPIO를 구현할 수 있습니다.

Windows 서버

• MPIO 기능 설치

  • GUI 방법: 서버 관리자를 열고 역할 및 기능 추가로 이동합니다. 마법사를 진행하고 기능 아래의 다중 경로 I/O를 선택한 다음 화면의 지침을 따릅니다.
  • PowerShell 방법: PowerShell 창에서 관리자 권한으로 다음 명령을 사용합니다.

$ Install-WindowsFeature -Name Multipath-IO

• 특정 디바이스에 MPIO 활성화:

  • 컴퓨터 관리 콘솔을 열고 스토리지 > 디스크 관리로 이동합니다.
  • 스토리지 장치를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 속성을 선택합니다.
  • 'MPIO' 탭으로 이동하여 다중 경로 I/O 활성화 확인란을 선택합니다.
  • 이 탭에서 경로 선택 정책 및 장애 조치 설정을 추가로 구성할 수 있습니다.

• MPIO 구성:

mpclaim 명령을 사용해 다중 경로 I/O용 장치를 구성하십시오.

$ mpclaim -r -i -a ""

퓨어스토리지 FlashArray 가이드에서 Windows 서버에 다중 경로 설정 방법을 확인할 수 있습니다.

Linux

• 다중 경로 도구 설치:

Debian/Ubuntu Linux 디스트로의 경우 sudo 권한이 있는 터미널에서 다음 명령을 실행합니다.

$ sudo apt-get install multipath-tools

Red Hat/CentOS:

$ sudo yum install multipath-tools

• 다중 경로 구성:

/etc/multipath.conf 파일을 편집하여 다중 경로 구성을 정의합니다. 이 단계는 선택 사항이며 고급 사용자 또는 특정 구성이 필요한 사용자에게만 권장됩니다.

• 다중 경로 지정 서비스 활성화:

마지막으로, sudo 권한이 있는 터미널에서 다음 명령을 사용하여 다중 경로 서비스를 시작하고 활성화합니다.

$ sudo systemctl enable multipathd
 $ sudo systemctl start multipathd

MPIO 구성을 위한 모범 사례

MPIO 구성을 최적화하는 것은 이점을 극대화하는 데 중요한 역할을 합니다. 다음은 염두에 두어야 할 몇 가지 모범 사례입니다.

• 경로 우선 순위 지정: 중요한 경로가 데이터 전송에 사용되도록 경로 우선순위를 구성할 수 있습니다. 이는 미션 크리티컬 애플리케이션을 탑재하는 스토리지 디바이스에 특히 중요합니다.
• 로드 밸런싱 알고리즘: 워크로드 및 스토리지 어레이 기능을 기반으로 적절한 로드 밸런싱 알고리즘을 선택하십시오. 몇 가지 일반적인 옵션은 라운드 로빈, 최소 큐 깊이 및 가중 경로입니다.
• 경로 상태 모니터링: 사용 가능한 모든 경로의 상태와 성능을 정기적으로 모니터링합니다. 대부분의 운영 체제는 경로 상태를 확인하고 잠재적인 문제를 식별하는 도구를 제공합니다. 경로 문제를 조기에 감지하면 성능 저하나 정전을 방지할 수 있습니다.
• 페일오버 테스트: 실제 장애가 발생할 때까지 기다리지 마십시오. 페일오버 기능을 주기적으로 테스트하여 1차 경로가 실패할 경우 MPIO가 정상 경로로 원활하게 전환되는지 확인합니다. 이러한 사전 예방적 테스트를 통해 높은 데이터 가용성을 유지하고 다운타임을 최소화할 수 있습니다.
• MPIO 드라이버 업데이트: MPIO 드라이버를 최신 상태로 유지하세요. 드라이버 업데이트에는 종종 MPIO 기능에 대한 버그 수정 및 성능 개선이 포함됩니다.
• 간단한 시작: MPIO를 처음 사용하는 경우, MPIO 활성화 및 기본 설정 사용과 같은 기본 구성 옵션으로 시작하십시오. 경험을 쌓고 스토리지 환경을 더 잘 이해하면 경로 우선 순위 지정 및 사용자 지정 로드 밸런싱 알고리즘과 같은 고급 구성 옵션을 탐색할 수 있습니다.

결론

MPIO는 스토리지 시스템의 성능, 안정성 및 확장성을 향상시키는 중요한 기술입니다. MPIO는 데이터 전송을 위해 여러 경로를 제공함으로써 경로 장애 발생 시에도 데이터에 대한 지속적인 액세스를 보장합니다. 모범 사례에 따라 MPIO를 구현하면 스토리지 인프라를 크게 최적화할 수 있습니다. 

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