올 플래시 어레이(AFA)란 무엇인가요?

올 플래시 어레이(AFA)는 일종의 외부 데이터 스토리지 시스템으로, 플래시 메모리 하드웨어 미디어(즉, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD))만을 영구적으로 사용하는 시스템입니다. AFA는 솔리드 스테이트 스토리지 디스크 시스템 또는 솔리드 스테이트 어레이(SSA)라고도 합니다.

디스크가 회전하는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 달리 SSD에는 움직이는 부품이 없으며 향상된 속도와 내구성을 제공합니다. HDD만 사용하는 것과 비교하면, SSD로 구성된 올 플래시 스토리지 시스템이나 SSD와 HDD로 구성된 하이브리드 시스템은 처리 속도를 개선하고 CPU 부담을 줄이는 동시에 더 빠른 데이터 액세스가 가능합니다. 

플래시 스토리지는 저장 용량과 폼 팩터 모두에서 다양합니다. USB 플래시 드라이브에 사용되는 것과 같은 일부 SSD는 동전보다 작습니다. 초기 SSD는 소량의 데이터만 저장할 수 있었지만 무어의 법칙에 따라 기술이 발전하면서 스토리지 용량이 배가되었습니다.

오늘날에는 SSD 기술 덕분에 손가락 끝에 테라바이트(또는 그 이상)의 데이터를 올려놓을 수 있습니다. SSD는 컴팩트한 크기와 견고한 솔리드 스테이트 구조로 인해 노트북, 태블릿, 휴대폰, 게임 콘솔과 같은 전자 제품에 어디에나 사용되고 있습니다. 

SSD와 AFA는 소비자용 애플리케이션 외에도 엔터프라이즈 스토리지에도 혁신적인 영향을 미쳤습니다. 전통적으로 조직의 데이터 센터는 데이터 저장 및 검색을 위해 네트워크 결합 스토리지(NAS)나 스토리지 영역 네트워크(SAN) 또는 둘 다로 구성된 HDD에 의존해 왔습니다. 솔리드 스테이트 스토리지의 발전으로 올 플래시 어레이가 비용 효율적인 대안이 되고 고성능 애플리케이션에 적합한 몇 가지 성능 개선이 이루어지기 전까지는 그랬습니다.

일반적으로 하드 디스크 드라이브보다 솔리드 스테이트 드라이브가 선호됩니다. 그러나 동일한 섀시 내에서 SSD와 HDD를 구성하는 하이브리드 어레이를 사용하면 공급업체가 고정 미디어의 일부만 플래시로 교체하여 기존 시스템을 개조할 수 있습니다. 오늘날 AFA 또는 하이브리드 어레이는 대규모 NAS 및 SAN 솔루션 모두를 위한 최고의 선택입니다.

플래시 메모리는 반도체 트랜지스터를 사용하여 데이터를 저장하고 검색하는 비휘발성 메모리 스토리지의 일종입니다. 플래시 메모리에 저장된 데이터는 영구적이고 비휘발성이므로 데이터가 플래시 메모리 장치에 기록되면 전원이 꺼져도 해당 데이터를 유지할 수 있습니다.

플래시 메모리 기술은 메모리 칩의 작동을 관리하는 데 사용되는 논리 아키텍처 유형에 따라 구별되는 두 가지 종류로 나뉩니다.

• NOR 플래시: 이 유형의 플래시 메모리는 'NOT OR' 부울 논리 게이트를 사용하여 데이터를 읽고 씁니다. NOR 플래시는 저장된 세트 내에서 임의의 데이터 비트에 액세스하는 데에는 빠르지만 쓰기 시간이 느리고 상대적으로 더 비쌀 수 있습니다. NOR 플래시는 펌웨어 및 부팅 코드와 같은 데이터를 저장하는 데 가장 적합합니다.

• NAND플래시: NAND 플래시는 'NOT AND' 부울 논리 게이트를 사용하므로 더 큰 파일을 저장할 때 더 비용 효율적입니다. NAND 플래시는 데이터 접근에 탁월하지만 무작위 읽기에는 NOR 플래시보다 느립니다. 이러한 이유로 NAND 플래시는 직접 코드 실행에는 적합하지 않지만 장기 대규모 데이터 스토리지에는 탁월한 옵션입니다.

기술적 수준에서 NAND 플래시 메모리는 NOT AND 로직 게이트와 유사하게 작동하는 플로팅 게이트 트랜지스터 배열을 사용하여 데이터를 저장합니다. 각 NAND 메모리 셀에는 제어 논리 게이트와 부동 논리 게이트가 모두 포함되어 있으며, 얇은 산화막으로 분리되어 있습니다.

Fowler-Nordheim 터널링 프로세스를 통해 플로팅 게이트에 전자를 가두는 전압으로 셀에 전하를 보내 플래시 메모리 내에 바이너리 데이터를 영구적으로 저장할 수 있습니다. 결과적으로 전하를 제거하면 데이터를 삭제할 수 있습니다. 

플래시 메모리는 NOR와 NAND 종류로 제공되지만 '플래시 스토리지'라는 말은 거의 항상 NAND 플래시를 의미합니다. NAND 플래시 스토리지 미디어는 시간이 지남에 따라 성능이 저하되어 몇 년 후에는 정기적으로 하드웨어를 교체해야 하지만, NAND 메모리는 대부분의 상황에서 이상적인 운영 스토리지의 많은 기준을 충족합니다.

다음은 몇 가지 중요한 특성입니다.

• 비휘발성: NAND 플래시는 지속적으로 전원을 공급하지 않고도 데이터를 보관할 수 있습니다. 

• 블록 기반: NAND 플래시는 바이트 단위 접근 방식과 달리 대량의 정보 블록 단위로 데이터를 쓰고 지웁니다. 

• 대규모 효율성: NAND 플래시는 블록 기반 구조로 인해 대량의 데이터 저장과 대규모 액세스가 필요한 순차적 컴퓨팅 작업에 적합합니다. NAND 플래시는 NOR 플래시에 비해 더 효율적이고 밀도가 높은 선택지입니다.  

• 내구성: NAND 및 NOR 플래시 메모리 장치는 모두 HDD보다 훨씬 내구성이 뛰어납니다. 플래시 메모리 장치에는 HDD의 고장 지점이 될 수 있는 움직이는 부품이 포함되어 있지 않습니다. 따라서 내구성이 중요한 경우 NAND 플래시는 훨씬 탁월한 선택입니다. NAND 플래시는 물리적으로 전송해야 하는 데이터 스토리지에 가장 적합한 옵션이 되었으며, 휴대용 외장 하드 디스크 드라이브나 노트북과 같은 디바이스에 데이터 스토리지로 지속적으로 사용되고 있습니다. 그러나 솔리드 스테이트 메모리 미디어는 움직이는 부품이 있는 메모리 장치보다 확실히 내구성이 뛰어나지만 플래시 메모리 장치를 다시 쓸 수 있는 횟수에는 한계가 있습니다. 비휘발성 플래시 메모리는 일반적으로 무기한 안전한 것으로 생각되지만, 이러한 유형의 장치는 시간이 지남에 따라 과도한 사용이나 일반적인 붕괴로 인해 성능이 저하됩니다. 모범 사례에 따르면 플래시 메모리 장치에 장기간 저장된 데이터는 정기적으로 검증하고 정기적으로 새 메모리 하드웨어에 복제해야 합니다. 

컴팩트한 크기, 빠른 속도, 견고한 내구성, 높은 스토리지 용량으로 인해 가치가 있는 플래시 메모리는 많은 디바이스에서 선호되는 솔루션이 되었습니다. 이러한 디바이스에는 메모리 카드, USB 플래시 드라이브, 스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 및 이와 유사한 휴대용 디바이스가 포함됩니다. 그러나 플래시 메모리는 더 크고 물리적으로 영구적인 컴퓨팅에도 선호됩니다. 

올 플래시 어레이(AFA)의 기본 스토리지 구성 요소로 사용되는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 일반적으로 NAND 플래시 메모리를 사용하는 반도체 기반 스토리지 장치입니다. 각 NAND 플래시 메모리 칩은 그리드라고 하는 블록 배열로 구성됩니다. 그리드의 각 블록은 페이지 또는 섹터라고 하는 메모리 셀 배열로 구성됩니다.

엔지니어는 저장할 수 있는 비트 수에 따라 개별 메모리 셀을 분류합니다. 단일 레벨 셀(SLC)은 1비트의 정보를 저장하며, 다중 레벨 셀(MLC), 트리플 레벨 셀(TLC) 및 쿼드 레벨 셀(QLC)은 2, 3, 4비트를 포함합니다.

각 유형의 셀에는 고유한 이점과 어려움이 있습니다. 예를 들어, SLC는 속도가 빠르지만 가격도 높은 것으로 알려져 있으며, 더 저렴한 QLC는 더 비싼 대안보다 신뢰성이 떨어질 수 있습니다. 셀 유형에 따라 SSD 내의 각 그리드는 256KB~4MB의 데이터를 저장할 수 있습니다.

일반적인 개인용 컴퓨팅 시스템에서 컴퓨터의 주요 중앙 처리 장치(CPU)는 메모리에 대한 모든 읽기 및 쓰기 작업을 지시하는 컨트롤러 역할을 합니다. AFA에는 네트워크로 연결된 SSD의 전체 어레이에서 이러한 작업을 관리하는 데 도움이 되는 다른 하드웨어 또는 소프트웨어가 있을 수 있습니다. 

원래 SSD 드라이브는 이전 HDD용으로 처음 개발된 SATA(직렬 ATA) 스토리지 인터페이스와 호환되었습니다. 약 550–600MB/s의 최대 속도를 지원하는 SATA SSD는 기존 HDD보다 빠릅니다.

그러나 최신 비휘발성 메모리 익스프레스(NVMe) 프로토콜용으로 설계된 SDD는 고속 PCI 익스프레스(PCIe) 인터페이스의 이점을 활용할 수 있습니다. 이 설계를 통해 3,500MB/s에서 최대 14,000MB/s의 데이터 전송 속도로 훨씬 더 향상된 성능을 달성할 수 있습니다. 즉, NVMe SSD는 이전 SATA SSD 기술보다 약 20배 빠릅니다.

처리량 증가 이상의 성능을 제공하는 NVMe 드라이브는 지연 시간 테스트에서 SATA 드라이브보다 성능이 뛰어나며 수천 개의 동시 명령 대기열에 대한 지원을 자랑합니다. 이러한 이유로 NVMe SSD 및 이러한 유형의 드라이브를 갖춘 AFA는 고성능 게임, 콘텐츠 제작, 엔터프라이즈 스토리지와 같은 까다로운 작업에 이상적입니다. 

Gartner에 따르면 SSD는 NAND 플래시 및 스토리지 클래스 메모리(SCM) 기술에 대한 혁신에 힘입어 구조화된 데이터 워크로드를 지원하는 스토리지 플랫폼으로 떠오르고 있습니다.

최신 올 플래시 스토리지 어레이는 고급 소프트웨어(때로는 전용 하드웨어)와 고성능 NVMe 드라이브를 통합하여 여러 드라이브에서 리소스를 효율적으로 풀링합니다.

한 걸음 더 나아가 가장 뛰어난 올 플래시 어레이는 최신 프로토콜인 NVMeoF(NVMe over Fabrics)를 활용하여 SAN 전체에서 데이터 전송 속도와 지연 시간을 극대화합니다. 이러한 시스템을 사용하면 호스트가 별도의 NVMe SSD 어레이 대신 맞춤형 NVMe-oF 모듈을 통합하여 스토리지에 직접 연결하고 통신할 수 있습니다. 

AFA는 리소스를 풀링하여 필요한 중복성을 갖춘 충분한 스토리지 용량을 생성하는 동시에 성능 및 스토리지 관리 속도를 향상시킵니다. 또한 AFA는 데이터 중복 제거, 압축, 스냅샷, 복제, 씬 프로비저닝을 포함한 고급 데이터 감소 기술을 사용하여 스토리지 효율성을 획기적으로 개선합니다. 

또한 대부분의 올 플래시 어레이 공급업체는 정교한 모니터링, 데이터 관리 및 데이터 보호 소프트웨어를 제공하여 리소스 사용량, 시스템 상태, 기타 관련 지표를 추적하는 시스템 관리자의 역량을 강화합니다. 이러한 도구는 조직이 병목 현상을 피하고 잠재적인 기술 문제나 인시던트에 신속하게 대응하는 데 도움이 됩니다.

Pure Storage FlashBlade, Dell Unity XT 또는 HPE Alletra와 같은 AFA 제품은 관리 소프트웨어 외에도 올 플래시 스토리지 시스템이 변화하는 워크로드에 빠르게 적응하고 하이브리드 클라우드 또는 VMware 환경과 원활하게 통합할 수 있도록 플러그인 및 확장 기능도 제공합니다. 

올 플래시 스토리지 기술에 사용되는 두 가지 주요 아키텍처 유형은 다음과 같습니다.

스케일업 AFA는 기존 어레이에 추가 스토리지를 추가할 수 있는 이전 아키텍처를 따릅니다.

스케일업 아키텍처를 사용하면 용량을 늘리는 간단하고 비용 효율적인 방법을 사용할 수 있지만, 이 방법은 중앙 스토리지 관리 컨트롤러가 단일 장애 지점이 될 수 있기 때문에 병목 현상을 일으킬 수 있습니다. 

스케일아웃 아키텍처를 사용하는 AFA를 사용하면 시스템에 더 많은 노드를 추가하여 더 많은 스토리지 용량과 컴퓨팅 파워를 동시에 추가할 수 있습니다.

이러한 유형의 아키텍처는 시스템이 성장하더라도 일관된 성능을 보장하기 때문에 스케일아웃 AFA는 스토리지 수요가 빠르게 확장될 가능성이 있는 엔터프라이즈 스토리지에 선호되는 선택지입니다.  

올 플래시 어레이(AFA)는 확장성부터 보안에 이르기까지 다양한 미션 크리티컬 이점을 제공합니다. 이러한 이점은 AFA의 영향력이 가장 강력한 이점 중 일부입니다.

플래시 메모리 기술의 성능, 가용성, 경제성이 향상됨에 따라 올 플래시 어레이는 다양한 사용 사례와 산업에서 인기를 얻고 있습니다.

• 가상화: AFA는 가상 머신 및 가상 데스크톱 인프라(VDI)를 실행하는 하이퍼바이저 소프트웨어에 중요한 성능 및 기능 지원을 제공하는 데 필수적이었습니다. 가상화의 경우, AFA는 중단 없는 가상화 워크로드에 필요한 액세스 지연 시간을 최소화하면서 높은 데이터 처리량을 유지하는 데 사용됩니다. 

• 빅데이터와 인공 지능(AI): AI 모델은 학습과 운영을 위해 대규모 데이터 세트를 요구하는 것으로도 알려져 있습니다. AFA는 상당한 스토리지 성능이 필요한 복잡한 AI 알고리즘을 실행하는 빅데이터 애플리케이션에 적합합니다. 

• 재해 복구(DR) 및 백업: 이전에는 비용이 많이 들었지만 플래시 메모리 가격과 성능이 개선되면서 AFA 솔루션은 백업 및 재해 복구를 위한 실용적인 옵션이 되었습니다. AFA의 빠른 읽기/쓰기 속도는 다단계 백업에 적합합니다. 

• 금융 서비스: 금융 기술(핀테크)의 발전으로 거의 즉각적인 데이터 처리 속도를 요구하는 고빈도 거래 시대가 열렸습니다. AFA는 즉각적인 거래와 데이터 분석을 촉진하므로 금융 서비스 제공업체에게 엄청난 자산입니다. 

• 미디어 및 엔터테인먼트: AFA는 스트리밍 서비스에서 온라인 미디어 마켓플레이스에 이르기까지 대량의 대용량 데이터 파일을 저장하고 필요에 따라 고속 데이터 전송을 제공하고자 하는 미디어 및 엔터테인먼트 회사에 유용합니다. 

• 의료: 의료 산업에서 데이터 접근은 생명을 살릴 수 있습니다. AFA는 병원과 의료 서비스 제공자에게 시기적절하고 효과적인 간병 서비스를 제공할 수 있도록 하는 데이터 접근을 제공합니다. 

• 데이터 센터: 현대 생활과 산업이 점점 더 방대한 양의 데이터에 의존함에 따라 데이터 센터는 수요를 충족하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. AFA는 다운타임을 최소화하면서 빠르고 안정적인 데이터 접근을 지원합니다.