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네트워크 결합 스토리지

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5베이 NAS 서버

네트워크 결합 스토리지(Network-attached storage, NAS)는 이기종 클라이언트 그룹에 데이터 액세스를 제공하는 컴퓨터 망에 연결된 파일 수준 기억 장치 서버이다. 이러한 맥락에서 "NAS"라는 용어는 관련된 기술과 시스템을 모두 가리키거나, 그러한 기능을 위해 구축된 전문적인 컴퓨터 어플라이언스 장치 단위를 가리킬 수 있는데, 이를 NAS 어플라이언스 또는 NAS 박스라고 한다. NAS는 블록 수준, 스토리지 에어리어 네트워크(SAN) 및 직접 연결 저장장치(DAS)와 대조된다.

개요

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NAS 장치는 하드웨어, 소프트웨어 또는 설정을 통해 파일 서빙에 최적화되어 있다. 이는 종종 특수 목적을 위해 제작된 컴퓨터인 컴퓨터 어플라이언스 – 로 제조된다. NAS 시스템은 하나 이상의 저장 드라이브를 포함하는 네트워크 연결 어플라이언스로, 종종 논리적이고 중복된 저장 컨테이너 또는 RAID로 구성된다. 네트워크 결합 스토리지는 일반적으로 NFS, SMB 또는 AFP와 같은 네트워크 파일 공유 프로토콜을 사용하여 파일에 대한 액세스를 제공한다. 1990년대 중반부터 NAS 장치는 여러 컴퓨터 간에 파일을 공유하는 편리한 방법일 뿐만 아니라 네트워크상의 다른 서버에서 파일 서빙 책임을 제거하기 위한 방법으로 인기를 얻기 시작했다. 이를 통해 NAS는 범용 서버를 사용하여 파일을 서빙하는 것과 달리 더 빠른 데이터 액세스, 더 쉬운 관리 및 더 단순한 설정을 제공할 수 있다.[1]

NAS에는 기능적으로 일반 드라이브와 유사하지만 NAS 구현에 자주 사용되는 기술인 RAID 어레이에서 사용하기에 더 적합하도록 펌웨어, 진동 내성 또는 전력 소모가 다를 수 있는 특수 제작된 하드 디스크 드라이브가 동반된다.[2] 예를 들어, 일부 NAS 버전의 드라이브는 확장된 오류 복구 기능을 비활성화할 수 있는 명령 확장을 지원한다. RAID가 아닌 응용 분야에서는 디스크 드라이브가 몇 초가 걸리더라도 문제가 있는 저장 블록을 성공적으로 읽기 위해 최선을 다하는 것이 중요할 수 있다. 적절하게 구성된 RAID 어레이에서는 단일 드라이브의 단일 불량 블록을 RAID 세트 전체에 인코딩된 중복성을 통해 완전히 복구할 수 있다. 드라이브가 광범위한 재시도를 수행하는 데 수 초를 소비하면 RAID 컨트롤러가 해당 드라이브를 "다운" 상태로 표시할 수 있는 반면, 데이터 블록에 체크섬 오류가 있음을 즉시 응답하면 RAID 컨트롤러는 다른 드라이브의 중복 데이터를 사용하여 오류를 수정하고 문제 없이 계속 진행한다.

설명

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NAS 장치는 네트워크상의 다른 장치에 파일 기반 데이터 저장 서비스만을 제공하는 네트워크 연결 컴퓨터이다. 기술적으로 NAS 장치에서 다른 소프트웨어를 실행하는 것이 가능할 수도 있지만, 일반적으로 범용 서버로 설계되지는 않는다. 예를 들어, NAS 장치는 대개 키보드나 디스플레이가 없으며, 종종 브라우저를 사용하여 네트워크를 통해 제어 및 설정된다.[3]

NAS 장치에는 모든 기능을 갖춘 운영체제가 필요하지 않으므로, 종종 간소화된 운영체제가 사용된다.

NAS 시스템은 하나 이상의 하드 디스크 드라이브를 포함하며, 종종 논리적이고 중복된 저장 컨테이너 또는 RAID로 구성된다.

NAS는 UNIX 시스템에서 인기 있는 NFS, 마이크로소프트 윈도우 시스템에서 사용되는 SMB(서버 메시지 블록), 애플 마킨토시 컴퓨터에서 사용되는 AFP, 또는 OES 및 노벨 넷웨어에서 사용되는 NCP와 같은 파일 기반 프로토콜을 사용한다. NAS 장치가 클라이언트를 단일 프로토콜로 제한하는 경우는 드물다.

DAS와의 비교

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직접 연결 저장장치(DAS)와 NAS의 핵심적인 차이점은 DAS가 단순히 기존 서버의 확장이며 반드시 네트워크에 연결될 필요는 없다는 점이다. 이름에서 알 수 있듯이 DAS는 일반적으로 USB 또는 선더볼트 지원 케이블을 통해 연결된다. NAS는 네트워크를 통해 파일을 공유하기 위한 쉽고 독립적인 솔루션으로 설계되었다.

DAS와 NAS 모두 RAID 또는 클러스터링을 사용하여 데이터 가용성을 잠재적으로 높일 수 있다.

NAS와 DAS 모두 상당한 양의 캐시 메모리를 가질 수 있으며, 이는 성능에 큰 영향을 미친다. NAS 사용을 로컬(네트워크에 연결되지 않은) DAS 사용과 비교할 때, NAS의 성능은 주로 네트워크의 속도와 혼잡도에 따라 달라진다.

대부분의 NAS 솔루션에는 시스템의 더 나은 구성을 허용하거나 저장 장치 이외의 다른 기능(비디오 감시, 가상화, 미디어 등)을 포함하기 위해 광범위한 소프트웨어 응용 프로그램을 설치할 수 있는 옵션이 포함된다. DAS는 일반적으로 데이터 저장에만 집중하지만 특정 벤더 옵션에 따라 기능을 사용할 수 있다.

SAN과의 비교

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네트워크 아키텍처에서 NAS와 SAN 사용의 시각적 차이

NAS는 저장 공간과 파일 시스템을 모두 제공한다. 이는 블록 기반 저장 공간만 제공하고 파일 시스템 문제는 "클라이언트" 측에 남겨두는 SAN(스토리지 에어리어 네트워크)과 자주 대조된다. SAN 프로토콜에는 파이버 채널, iSCSI, ATA 오버 이더넷(AoE) 및 하이퍼SCSI가 포함된다.

NAS와 SAN의 차이점을 대략적으로 개념화하는 한 가지 방법은 NAS가 클라이언트 운영체제(OS)에 파일 서버로 보이는 반면(클라이언트는 네트워크 드라이브를 해당 서버의 공유 폴더에 매핑할 수 있음), SAN을 통해 사용할 수 있는 디스크는 클라이언트 운영체제에 여전히 (클라이언트의 로컬 디스크와 함께) 디스크 및 볼륨 관리 유틸리티에서 보이는 디스크로 나타나며 파일 시스템으로 포맷하고 마운트할 수 있다는 것이다.

차이점에도 불구하고 SAN과 NAS는 상호 배제적이지 않으며, 동일한 시스템에서 파일 수준 프로토콜(NAS)과 블록 수준 프로토콜(SAN)을 모두 제공하는 SAN-NAS 하이브리드로 결합될 수 있다. 공유 디스크 파일 시스템을 SAN 위에서 실행하여 파일 시스템 서비스를 제공할 수도 있다.

역사

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1980년대 초, 뉴캐슬 대학교의 브라이언 랜델과 그의 동료들이 만든 "뉴캐슬 커넥션"은 일련의 UNIX 머신 간에 원격 파일 액세스를 시연하고 개발했다.[4][5] 노벨의 넷웨어 서버 운영체제와 NCP 프로토콜은 1983년에 출시되었다. 뉴캐슬 커넥션에 이어 썬 마이크로시스템즈가 1984년에 출시한 NFS는 네트워크 서버가 저장 공간을 네트워크 클라이언트와 공유할 수 있게 했다. 쓰리콤과 마이크로소프트는 이 새로운 시장을 발전시키기 위해 LAN 매니저 소프트웨어와 프로토콜을 개발하게 된다. 쓰리콤의 3Server와 3+Share 소프트웨어는 개방형 시스템 서버를 위해 목적에 맞게 구축된 최초의 서버(독점 하드웨어, 소프트웨어 및 다중 디스크 포함)였다.

노벨, IBM, 썬의 파일 서버 성공에 영감을 받아 여러 기업이 전용 파일 서버를 개발했다. 쓰리콤이 데스크톱 운영체제를 위한 전용 NAS를 구축한 최초의 기업 중 하나인 반면, 오스펙스 시스템즈는 UNIX 시장에서 사용하기 위한 전용 NFS 서버를 개발한 최초의 기업 중 하나였다. 1990년대 초 오스펙스 엔지니어 그룹이 독립하여 통합 넷앱 FAS를 만들었으며, 이는 윈도우 SMB와 UNIX NFS 프로토콜을 모두 지원했고 뛰어난 확장성과 배포 용이성을 갖췄다. 이로써 현재 넷앱과 EMC 셀레라가 이끄는 독점 하드웨어 NAS 장치 시장이 시작되었다.

2000년대 초부터 단일 파일러 솔루션에 대한 대안으로 클러스터형 NAS를 제공하는 일련의 스타트업이 등장했다 – 스피니커 네트웍스(2004년 2월 넷앱에 인수), 엑사넷(2010년 2월 델에 인수), 글러스터(2011년 레드햇에 인수), ONStor(2009년 LSI에 인수), IBRIX 퓨전(HP에 인수), 델 EMC 아이실론(2010년 11월 EMC에 인수 – ), 폴리서브(2007년 HP에 인수), 파나사스 등이 그 예이다.

2009년에는 NAS 벤더(특히 CTERA 네트웍스[6][7] 및 넷기어)가 온라인 재해 복구를 위해 NAS 어플라이언스에 통합된 온라인 백업 솔루션을 도입하기 시작했다.[8][9]

2021년까지 세 가지 주요 유형의 NAS 솔루션이 제공된다(모두 데이터가 로컬 NAS와 별도의 NAS 또는 공용 클라우드 서비스 제공업체를 통한 외부 사이트에 모두 저장될 수 있는 하이브리드 클라우드 모델을 갖추고 있다). 첫 번째 유형의 NAS는 일반적으로 1~5개의 핫 플러그 하드 드라이브를 지원하는 저비용 옵션으로 소비자 요구에 중점을 둔다. 두 번째는 중소기업에 중점을 둔 것으로, 이러한 NAS 솔루션은 2~24개 이상의 하드 드라이브를 지원하며 일반적으로 타워형 또는 랙마운트 폼 팩터로 제공된다. 가격은 프로세서, 구성 요소 및 지원되는 전반적인 기능에 따라 크게 달라질 수 있다. 마지막 유형은 엔터프라이즈 또는 대기업용으로 더 발전된 소프트웨어 기능을 제공한다. NAS 솔루션은 일반적으로 구매자(또는 IT 부서)가 하드 드라이브 비용, 크기 및 품질을 선택할 수 있도록 하드 드라이브가 설치되지 않은 상태로 판매된다.

구현

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제조업체가 NAS 장치를 만드는 방식은 세 가지 유형으로 분류할 수 있다.

  1. 컴퓨터 기반 NAS – 일반적으로 인텔 또는 AMD의 프로세서를 사용하는 컴퓨터(서버 수준 또는 개인용 컴퓨터)를 사용하여 FTP/SMB/AFP... 소프트웨어 서버를 설치한다. 이 NAS 유형의 전력 소모가 가장 크지만 기능은 가장 강력하다. 시놀로지, QNAP 시스템즈, 에이수스와 같은 일부 대형 NAS 제조업체가 이러한 유형의 장치를 만든다. 최대 FTP 처리 속도는 컴퓨터 CPU 및 RAM 용량에 따라 달라진다.
  2. 임베디드 시스템 기반 NAS – ARM 또는 MIPS 기반 프로세서 아키텍처와 실시간 운영체제(RTOS) 또는 임베디드 운영체제를 사용하여 NAS 서버를 실행한다. 이 NAS 유형의 전력 소모는 적당하며, NAS의 기능은 대부분의 최종 사용자 요구 사항에 부합할 수 있다. 마벨 테크놀로지, 옥스퍼드 인스트루먼츠, 스토어링크(Storlink)가 이 유형의 NAS를 위한 칩셋을 만든다. 최대 FTP 처리 속도는 20 MB/s에서 120 MB/s 사이이다.
  3. ASIC 기반 NAS – 하드웨어를 사용하여 TCP/IP 및 파일 시스템을 구현하는 단일 ASIC 칩을 사용하여 NAS를 프로비저닝한다. 모든 성능 관련 작업이 하드웨어 가속 회로에 의해 수행되므로 칩에는 OS가 없다. 기능이 SMB 및 FTP만 지원하도록 제한되어 있어 이 유형의 NAS의 전력 소모는 낮다. 레이어워커(LayerWalker)가 이 유형의 NAS를 위한 유일한 칩셋 제조업체이다. 최대 FTP 처리 속도는 40 MB/s이다.

용도

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NAS는 대량의 데이터가 있는 환경에서 클라이언트 컴퓨터에 제공되는 일반적인 중앙 집중식 저장 장치 이상의 용도로 유용하다. NAS는 저장 서비스를 제공함으로써 부하 분산 및 결함 허용 이메일과 웹 서버 시스템과 같은 더 단순하고 저렴한 시스템을 가능하게 할 수 있다. 소비자 시장에서 NAS 장치는 "개인용 클라우드" 솔루션으로 진화했다. 이를 통해 사용자는 데이터 소유권을 완전히 유지하면서 멀티미디어 데이터를 저장하고 다양한 장치(스마트폰 및 PC 등)의 파일을 백업할 수 있다. 공용 클라우드 서비스와 달리 이러한 개인용 클라우드 설정은 일반적으로 저장 용량에 대한 월간 구독료를 요구하지 않는다.[10] 이러한 소비자 시장용 어플라이언스는 현재 흔히 볼 수 있다. 19인치 랙 장착형 제품과 달리 일반적으로 더 작은 폼 팩터로 포장된다. NAS 어플라이언스의 가격은 최근 몇 년 동안 급격히 하락하여 일반적인 USB 또는 IEEE 1394 외장 하드 디스크 비용보다 조금 더 높은 비용으로 가정용 소비자 시장에 유연한 네트워크 기반 저장 장치를 제공하고 있다. 이러한 가정용 소비자 장치의 상당수는 임베디드 리눅스 운영체제를 실행하는 ARM, x86 또는 MIPS 프로세서를 기반으로 구축된다.

목적 전용 백업 어플라이언스(Purpose-built backup appliance, PBBA)는 백업 데이터 저장을 목적으로 하는 일종의 NAS이다. PBBA에는 일반적으로 데이터 중복 제거, 압축, RAID 6 또는 기타 중복 하드웨어 구성 요소, 자동 유지 관리 기능이 포함된다.[11][12][13][14] PBBA는 백업 및 재해 복구 어플라이언스 또는 단순히 백업 어플라이언스라고도 불릴 수 있다.

예시

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오픈 소스 서버 구현

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리눅스 및 FreeBSD의 오픈 소스 NAS 지향 배포판을 사용할 수 있다. 이들은 일반 PC 하드웨어에서 쉽게 설정할 수 있도록 설계되었으며 일반적으로 웹 브라우저를 사용하여 설정한다.

이들은 가상 머신, 라이브 CD, 부팅 가능한 USB 플래시 드라이브(라이브 USB), 또는 장착된 하드 드라이브 중 하나에서 실행될 수 있다. 이들은 해당 운영체제에서 무료로 사용할 수 있는 삼바(SMB 데몬), NFS 데몬 및 FTP 데몬을 실행한다.

네트워크 결합 보안 디스크

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네트워크 결합 보안 디스크(Network-attached secure disks, NASD)는 비용 효율적인 확장형 기억 장치 대역폭 제공을 목표로 한 카네기 멜런 대학교의 1997~2001년 연구 프로젝트이다.[15] NASD는 저장 장치가 클라이언트에 데이터를 직접 전송할 수 있도록 함으로써 파일 서버(파일 관리자)의 오버헤드를 줄인다. 파일 관리자의 작업 대부분은 파일 시스템 정책을 디스크에 통합하지 않고 저장 디스크로 오프로드된다. 읽기/쓰기와 같은 대부분의 클라이언트 작업은 디스크로 직접 이동하며, 인증과 같이 빈도가 낮은 작업은 파일 관리자로 이동한다. 디스크는 클라이언트에 고정된 크기의 블록 대신 가변 길이의 객체를 전송한다. 파일 관리자는 클라이언트가 저장 객체에 액세스할 수 있도록 시간 제한이 있는 캐시 가능한 권한을 제공한다. 클라이언트에서 디스크로의 파일 액세스는 다음과 같은 순서를 따른다.

  1. 클라이언트는 파일 관리자에게 자신을 인증하고 파일 액세스를 요청한다.
  2. 클라이언트에게 요청된 파일에 대한 액세스 권한이 부여될 수 있는 경우, 클라이언트는 NASD 디스크의 네트워크 위치와 해당 권한을 받는다.
  3. 클라이언트가 디스크에 처음 액세스하는 경우, 디스크와의 보안 통신 설정을 위해 시간 제한이 있는 키를 받는다.
  4. 파일 관리자는 독립적인 채널을 사용하여 해당 디스크에 알린다.
  5. 이제부터 클라이언트는 받은 권한을 제시하여 NASD 디스크에 직접 액세스하며, 이후의 데이터 전송은 파일 관리자를 거치지 않고 네트워크를 통해 이루어진다.

NAS 제공에 사용되는 네트워크 프로토콜 목록

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클러스터형 NAS

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클러스터형 NAS는 여러 서버에서 동시에 실행되는 분산 파일 시스템을 사용하는 NAS이다. 클러스터형 NAS와 기존 NAS의 핵심적인 차이점은 클러스터 노드 또는 저장 장치 전체에 데이터와 메타데이터를 분산(예: 스트라이핑)할 수 있는 능력이다. 클러스터형 NAS는 기존 NAS와 마찬가지로 데이터의 실제 위치와 관계없이 모든 클러스터 노드에서 파일에 대한 통합된 액세스를 제공한다.

같이 보기

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각주

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  1. ↑ Levine, Ron (1998년 4월 1일). “NAS advantages: A VARs view”. 《www.infostor.com》. 2017년 4월 21일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 2월 26일에 확인함.
  2. ↑ “Marketing bulletin: NAS versus desktop - Evaluating HDDs for NAS applications” (PDF). 《seagate.com》. 2021년 12월 29일에 확인함.
  3. ↑ “An introduction to network attached storage”. 《HWM Singapore》 (SPH Magazines). July 2003. 90–92쪽. ISSN 0219-5607.
  4. ↑ Brownbridge, David R.; Marshall, Lindsay F.; Randell, Brian (1982). 《The Newcastle connection》 (PDF). 《Software: Practice and Experience》 12. 1147–1162쪽. doi:10.1002/spe.4380121206. S2CID 1840438. 2016년 8월 16일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2016년 8월 16일에 확인함.
  5. ↑ Callaghan, Brent (2000). 《NFS illustrated》. 애디슨-웨슬리. ISBN 0-201-32570-5.
  6. ↑ “CDRLab test” (폴란드어). 2010년 10월 17일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  7. ↑ Frank E. Gillett (2010년 9월 16일). “The age of computing diversity”. 《Forrester research》. 12쪽. 2010년 9월 26일에 원본 문서에서 보존된 문서. CTERA’s C200 provides a better take on network-attached storage (NAS) [...] with local Mac and PC backup built in and automated hooks to an online backup service for offsite backup in case of site disaster.
  8. ↑ “Netgear launches first NAS-linked online disaster recovery for consumers and SMBs” (보도 자료). Reuters. 2012년 9월 8일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2009년 10월 21일에 확인함.
  9. ↑ “CTERA networks launches, introduces cloud attached storage” (보도 자료). Reuters. 2009년 3월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2009년 10월 21일에 확인함.
  10. ↑ “What is NAS?” (영어). QNAP. 2025년 12월 20일에 확인함. With a NAS, you can build a secure private cloud that’s fully under your control, easily expand storage, and not be worried about losing access to your files.
  11. ↑ Johnny Yu. "What is a purpose-built backup appliance (PBBA)?".
  12. ↑ "Purpose-Built Backup Appliance (PBBA): The Ultimate Guide".
  13. ↑ "Purpose-Built Backup Appliance: Enhance Your Data Protection and Recovery"
  14. ↑ Hubert Brychczynski. "Purpose-Built Backup Appliances (PBBA) - Features and Market Potential".
  15. ↑ “NASD: Network attached secure disks”.
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