고밀도 제품 및 고속 직렬 솔루션을 비롯한 광 제품 개발 초기에 있어서 가장 중요한 주안점 중 하나는 데이터 센터와 SAN의 연결성이다. 16G FC SFP를 사용하면 최신 세대의 고밀도 스위치 ISL 및 호스트 버스 어댑터를 구현할 수 있다.

글 | 로버트 하나(Robert Hannah) 애플리케이션 매니저
랜디 클락(Randy Clark) 제품 매니저
아바고테크놀로지스

최근 몇 년간 클라우드 서비스와 스토리지는 서버, 데스크톱 및 SAN(Storage Area Network)에서의 가상화 기술에 힘입어  폭발적인 인기를 누리고 있다.
오늘날 서버에서 사용되는 멀티코어 프로세스는 대용량 데이터 흐름을 처리할 수 있으며, SSD(Solid State Disk)를 포함한 새로운 저장 기술의 뛰어난 메모리 속도는 고성능 데이터 센터 스토리지 구축이 가능해 전과 비교할 수 없는 큰 규모의 트랜잭션 집중 애플리케이션을 구동하게 되었다. 가상화의 장점을 활용하려 하다 보면, 상호 연결망이나 입출력(I/O)의 병목현상을 초래할 수 있다. 이러한 문제는 처음에 호스트 버스 어댑터의 수를 대폭 늘리고 스위치를 추가해 좀 더 대역폭을 확장하는 것으로 해결이 가능하겠지만, 이렇게 할 경우 네트워크가 복잡해지고 관리 비용이 크게 증가하는 문제가 발생한다.
2018년까지 서버 작업 부하의 86% 정도가 가상화될 전망이므로 첨단 스토리지 장비 및 부품 제조업체들은 SAN에서의 입출력 대역폭에 대한 수요에 보조를 맞추어야 한다. 파이버 채널은 스토리지에 대한 가상 서버 네트워킹용으로 널리 사용되는 프로토콜로 그 압도적인 우위가 계속 되고 있다. 디렉터 및 ToR(Top-of-Rack) 스토리지 스위치, 서버 HBA(Host Bus Adaptor), ISL(Inter-Switch Link) 및 파이버 채널 RAID 컨트롤러 분야에서 널리 사용하던 8G 파이버 채널은 이보다 더욱 빠른 16G 파이버 채널에게 자리를 양보하게 되었다.

16G FC, 물리적 인터페이스
INCITS T11.2 Task Group에서 2009년에 완성된 새로운 파이버 채널 FC-PI-5 “16G FC” 표준은 채널 활용도가 증가하면서 발생하는 다양한 입출력 병목현상을 해결해 줄 고속 광 트랜시버를 정의하고 있다.
이 광 트랜시버의 기구 및 저속 전기 사양은 SFP(Small Form Pluggable) 산업 협정 SFP(INF-8074i) 및 SFP+(SFF-8431)에 부합하며 역호환도 가능해 SAN 성능을 높이기 위한 마이그레이션 작업이 간소하다.
이 표준은 14.025 Gbps의 직렬 라인 속도에서 동작하는 16G FC 링크를 정의하고 있다. 데이터 인코딩은 8G FC에서 사용된 8b/10b보다 효율성이 뛰어난 64b/66b로 변경함으로써 단일 광 상호 연결망의 처리량이 배가되므로 직렬 라인 속도를 별도로 늘릴 필요 없이 두 배 높은 성능을 제공한다. 이 인코딩 구조는 뛰어난 효율성으로 인해 현재의 데이터 센터에 필요한 링크 거리(표 1 참조)를 충분히 제공하면서도 비교적 저렴한 레이저 기술의 사용을 가능케 한다.
이 표준은 뛰어난 신호 무결성을 보장하는 동시에 컴퓨터 및 스토리지의 추가적인 설치에 부합하는 링크 길이를 확보하기 위한 CDR(Clock and Data Recovery) 회로의 사용을 정의하고 있다. 2011년 8월 아바고테크놀로지스는 16G FC SFP 트랜시버(그림 1)를 발표했다. 이 소자는 송신 방향과 수신 방향 모두에서 온보드 CDR 기능을 수용하고 있으며 50/125 μm OM4 멀티모드 옵티컬 파이버를 사용해 최대 125미터의 링크 길이를 지원한다.
16G FC SFP 트랜시버는 기존의 데이터 전송 속도인 8.5 Gbps(8G FC) 및 4.25 Gbps(4G FC)에서 뿐만 아니라 14.025 Gbps에서도 동작이 가능해 기존의 SAN 인프라스트럭처에 새로운 기술을 도입하는 것이 용이하다. 송신 및 수신 경로는 서로 다른 데이터 전송 속도에서 동작이 가능한데, 이는 종종 파이버 채널 속도 교섭 시 요구되는 사항이다. 사용자의 개입이 필요하지 않은 자동 속도 교섭 기능이 핵심적으로 작용하여 저속 스토리지 장치와의 역호환성을 제공한다.



새로운 특징 - SAN 관리 용이성 증대
16G FC SFP에는 업계 소형 폼팩터 표준인 SFF-8472에 대한 디지털 진단 모니터링 정보(Digital diagnostic Monitoring Information, DMI)가 포함되어 있다. 이를 통해 트랜시버의 레이저, 리시버 및 환경 조건에 대한 모니터링 정보가 TWI(2선 직렬 인터페이스)를 통해 실시간으로 제공된다.
16G FC SFP 트랜시버는 이런 기능뿐만 아니라 호스트 상호 운용성을 보장하고 시스템 장애 격리 성능을 향상시키는 새로운 기능을 다수 갖추고 있다(그림 2 참조). TWI 인터페이스를 통해 제어되는 가변 전기 입력 이퀄라이제이션(EQ) 설정과 전기 출력 프리엠퍼시스(PE) 설정은 사용자로 하여금 난해한 시스템 전기 채널을 최적화할 수 있도록 유연성을 추가적으로 제공한다. 시스템 관리자는 주어진 상호연결 포트에 가장 적합한 SFP 설정을 그대로 선택해 링크 성능을 최적화할 수 있다.
사용자는 링크 최적화와 원격 문제 해결에 한 층 더 도움이 되도록 SFP에서 로컬 트래픽을 SFP 전기 출력을 통해 내부적으로 호스트 ASIC로 돌려보내거나(EWRAP) SFP에서 SFP 광 출력을 통해 원격으로 생성된 광 데이터를 다시 원래 포트로 돌려보내도록(OWRAP) 자동 구성할 수 있다.
시스템 설계자는 EWRAP와 OWRAP를 통해 스토리지 네트워크를 진단하고 잠재적인 장애 위치를 격리할 수 있다. 두 WRAP 기능 모두 재전송 전 내부 CDR을 통해 신호 감소나 지터가 제거된 신호를 전달한다. 보호된 정보를 모듈이 동시에 전달하는 패스스루 기능도 옵션으로 사용할 수 있다.



장점
16G FC를 적용하게 되면 얻게 되는 장점은 단연 탁월한 성능이다. 고속 상호 연결망을 통해 데이터를 더욱 빠른 속도로 전송함으로써 수요가 많고 데이터가 집중되는 애플리케이션이 데이터 센터 전반에서 간단하게 적용되도록 보장한다.
8G FC에서 더욱 빠르고 더욱 효율적인 16G FC 광 링크로 가상 서버와 함께 확장하면 SAN에서 관리해야 하는 링크/케이블의 수가 전체적으로 줄어든다. 새로운 SFP에서는 강화된 링크 진단 기능이 결합된 링크 통합이 가능해 네트워크의 유지 관리를 간소화할 수 있다. 이로 인해 주변 기기(스위치/HBA 등)의 수가 전체적으로 줄어들어 IT 경비 또한 절감되는 효과가 기대되기도 한다.
대기업 데이터 센터나 SAN의 경우 Gbps 당 소비전력 성능의 향상도 상당하다. 4G 또는 8G 인프라스트럭처에서 16G FC로 확장하면 전력비를 절감할 뿐만 아니라 기업의 ‘친환경’ 목표를 달성하는 데도 일조할 수 있다.
고밀도 제품 및 고속 직렬 솔루션을 비롯한 광 제품 개발 초기에 있어서 가장 중요한 주안점 중 하나는 데이터 센터와 SAN의 연결성이다. 16G FC SFP를 사용하면 최신 세대의 고밀도 스위치 ISL 및 호스트 버스 어댑터를 구현할 수 있다. T11 Task Group은 미래를 내다보며 차세대 파이버 채널 속도를 갖춘 32G FC(FC-PI-6)의 작업을 진행 중이다.
새로운 스토리지 집중 애플리케이션의 출현과 클라우드 컴퓨팅 및 가상 서버의 성장세가 지속되는 한 SAN/데이터 센터의 대역폭과 컨버전스는 계속 추진력을 얻어나갈 것이다. 이러한 발전은 혁신을 위한 새로운 기회의 장으로 이어진다.  ES