스토리지, 영상보안산업에 뛰어들다

이제 CCTV는 사회안전망 구축에 있어서 빠질 수 없는 큰 존재로 자리매김하고 있다. 특히, 메가픽셀과 IP, 그리고 통합관제센터라는 이슈들을 만나면서 점차 다른 IT 영역과 융복합을 통해 더욱 발전하고 있다. 이제 CCTV는 아날로그에서 IP로 전환되고 있으며, 효과적인 관제와 영상 데이터 이용을 위해 저장은 물론 저장된 영상을 보여주고 분석하는 단계에까지 이르렀다. 이런 상황에서 등장한 것이 바로 스토리지(Storage)다. 실시간 관제와 현장상황을 전달하기 위해서는 CCTV가, 그리고 전송된 데이터를 처리하기 위해서는 서버가 필요하며, 이러한 영상을 안전하게 저장하고 활용하기 위해서는 스토리지가 필요하다. 중요하지 않은 것은 없다. 그렇다면 이중 스토리지는 어떤 점을 고려해야 할까? 스토리지를 구축하는 곳에 따라 다르지만 우선은 연결방식 및 용량확장 방식에 대한 이해가 필요하다.

카메라 해상도의 증가와 그 저장기간이 길어지면서, 영상 데이터를 저장하는 스토리지의 중요성이 높아지고 있다. 과거 아날로그 카메라를 사용했을 때는 늘어나는 저장용량을 수용하기 위해서는 단순히 TAPE만 교체하면 된 것처럼 IP로 전환됐다고 해서 단순히 하드디스크만을 교체하면 되지 않을까라고 생각할 수 있지만, 기술에 발전과 영상데이터의 활용에 따른 측면을 생각했을 때 단순히 데이터를 보관하는 것은 의미가 없게 됐다. 때문에 영상데이터를 저장하고 이를 활용하기 위해서는 대용량의 스토리지가 필요하다.

연결방법과 확장방식에 따른 스토리지의 구분

그렇다면 DVR/NVR이나 서버에 저장용량을 늘리면 되지 않겠냐고 할 수 있겠지만, 최근 급속도로 증가하고 있는 CCTV 카메라의 영상 출력, 데이터 저장 등의 역할만으로도 많은 시스템 리소스를 필요로 하고 있다. 때문에 여러 개의 하드디스크를 시스템 내부에 장착하는 것 보다는 시스템 외부에 연결해 다른 시스템 구조를 갖도록 하는 것이 저장 및 안정성을 높일 수 있다. 그렇다면 이러한 스토리지는 어떤 방식이 있을까? 스토리지는 연결 방법에 따라 DAS(Direct Attached Storage), NAS(Network Attached Storage), SAN(Storage Area Netwokr) 스토리지가 있고, 용량확장 방식에 따라 SCALE-UP, SCALE-OUT 방식으로 나뉜다.

안전성과 보안성을 갖춘 DAS

DAS는 DVR이나 IP 서베일런스 서버에 직접 연결하는 방식의 스토리지다. 쉽게 표현하면 큰 용량의 외장 하드디스크로 DVR이나 IP 서베일런스 서버에 로컬 디스크와 같이 버스로 연결돼 직접 데이터를 쓸 수 있도록 하고, 로컬 디스크로 인식되기 때문에 연결의 안정성이 높은 편이다. 또한, 스토리지 종류에 따라 지원되는 접속방식과 접속포트의 개수가 다르며 접속 지원되는 서버의 종류도 다르기 때문에 각각의 서버가 자신만의 고유한 스토리지 영역을 사용하고, 고유의 연결통로를 확보하고 있어 독립적인업무 수행에 유리하다.

하지만 서버에서 직접 파일 시스템을 관장해 사용하기 때문에 용량이 커지고, 파일의 개수가 많아지는 경우에는 시스템 부하가 올라가고, 저장된 영상의 검색 등에 많은 시간이 걸리는 단점이 있다. 또한, 여러 대의 DVR이나 IP 서베일런스 서버가 하나의 DAS 스토리지를 공유할 수 없기 때문에 서버 별로 DAS 스토리지를 연결해야 사용할 수 있어 데이터 활용성이 떨어지며, 구성변경 및 확장성에 제한이 크다. 때문에 DAS는 영상보안산업에서는 별로 사용되지 않는다.

데이터 활용 및 확장이 편한 NAS

두 번째 방식인 NAS는 이더넷 네트워크 구성상에서 DVR이나 IP 서베일런스 서버를 스위치 허브를 통해 연결하는 스토리지다. FS, CIFS, HTTP 등의 표준화된 프로토콜을 이용해 서버간의 데이터 공유가 쉬워 여러 대의 DVR이나 IP서베일런스 서버가 스토리지를 공유할 수 있기 때문에 스토리지를 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 설치 및 시스템 변경, 확장이 편리한 장점을 갖고 있다.

하지만 I/O 전송능력이 낮고, LAN을 통해 데이터전송이 이뤄짐으로 안정성이 떨어질 수 있어 실시간으로 영상 파일을 생성하고 저장하는 경우에는 NFS의 연결성 문제 등이 발생할 수 있다. 다행이 최근에는 전송기술 및 안정성이 높아지면서, 영상관제에서도 많이 사용되고 있다.

DAS와 NAS의 장점을 모은 SAN

SAN은 DAS에서 스토리지당 접속서비스의 증가, 서버당 접속스토리지 수의 증가, 관리비용의 절감 등을 목적으로 채널접속에 네트워크의 개념을 도입한 방식으로, 서버에 연결된 스토리지를 분리하고 다수의 스토리지를 연결해 별도의 네트워크를 구성한 스토리지다.

SAN 스위치를 통해 모든 서버와 스토리지 테이프 등에 Any-to-Any 연결성을 제공하며, 사용자 네트워크와는 별도의 네트워크를 이용해 데이터 서비스를 제공함으로 사용자 네트워크의 부하를 줄일 수 있다. 때문에 SAN을 이용한 스토리지 통합이 가능해 관리비용을 절감할 수 있으며, SAN 상에서 모든 장치의 연결이 가능해 자원의 공유는 물론 자원 활용률이 뛰어나다. 게다가 거의 무제한적인 확정성을 제공하는 것은 물론 스토리지 구성의 변경 및 용량의 확장이 용이하다. 하지만 별도의 하드웨어 및 소프트웨어가 필요한 관계로 구축비용이 많이 들고 관리자 및 사용자의 사전교육이 필요하다.

SCALE UP과 SCALE OUT

앞서 소개한 것처럼 스토리지는 연결방식은 물론 용량 확장 방식에 따라 SCALE-UP과 SCALE-OUT 방식으로 나뉜다. SCALE-UP은 순차저장 방식으로 VMS 서버에 볼륨을 확장하는 방식이다. 컨트롤러의 따라 용량을 증가시킬 수 있지만 컨트롤러가 커버할 수 있는 한계가 있기에 어느 정도의 시점이 지나면, 용량은 커져도 성능이 받쳐주지 못하는 단점이 있다.

이와는 반대로 SCALE-OUT은 용량을 확장하는데 따른 성능의 저하가 거의 없다. 각각의 컨트롤러에 단일 볼륨을 확장하는 방식으로 데이터를 분산해 저장하며, 작업을 분산시킬 수 있기에, 대용량의 데이터를 다루는 곳에서 유리한 방식이다. 하지만 하나의 데이터를 분산하는 관계로 캐시 메모리를 통해 데이터를 제공하기에는 문제가 없으나 저장에는 시간이 걸리는 단점이 있다.

서비스별 스토리지 구성방안

그렇다면 DAS와 NAS, SAN은 각각 어떤 분야에서 사용될까? 특히, NAS와 SAN은 저마다 장단점이 있기 때문에 어떤 방식이 더 뛰어나다는 것이 없으며, 사용자의 필요성에 따라 구분될 뿐이다. 때문에 사용자가 반드시 어떤 목적으로 스토리지를 사용할 것인지 확실하게 아는 것이 중요하다. 표 1은 각 서비스별 적합한 스토리지를 구분한 것으로 절대적인 것은 아니지만, 기본적으로 사용목적에 따른 스토리지의 선택에 대해 정리한 것이다.

스토리지의 구성요소

그렇다면 일반적으로 스토리지는 어떻게 구성되며, 어떤 제품들과 함께 사용될까? 그림 2는 일반적인 스토리지의 구성도다. 물론 절대적인 것은 아니며, 사용자의 사용환경과 목적에 따라 바뀔 수 있다.

Host Interface

서버 및 SAN 스위치와의 연결에 사용되는 부분으로 SCSI, Fiber Channel, ESCON/FICON등이 있다. Interface 스토리지에 보관돼 있는 데이터를 UNIX 혹은 WINDOWS서버로 전달하기 위해서는 물리적인 연결이 필요한데, 연결에 사용되는 Type에 따라 다양한 이름으로 불리고 있다. SCSI는 Small Computer System Interface의 약자로 시스템을 연결하는데 있어 초기에 사용됐던 방식이다．하지만 거리의 제약 및 저성능의 문제로 지금은 스토리지에서 거의 사용되지 않는 형태다. Fiber Channel은 90년도에 ANSI표준으로 채택돼 개발되면서 현재산업표준으로 돼있으며, 최대 10km까지 직접연결이 가능하고 1Gbps, 2Gbps, 4Gbps의 성능을 제공하고 있다. Fiber Channel을 이용해 서버와의 연결을 하려면 서버에는 HBA(Host Bus Adapter)가 필수적으로 설치돼 있어야 한다.

Cache

실제 데이터가 처리되는 장소로 다양한 Cache 알고리즘에 의해 운영된다. MemoryCache 내에 가장최신의 Data가 사용 중에 있으므로 물리적인 장애에 대비해 이중화로 구성돼있어야 한다. Mid-Range제품에서는 컨트롤러 이중화를 통해 물리적인 장애에 대비하며, High-End Storage에서는 Cache Board의 이중화구성을 통해 물리적인 장애에 대비한다. 입력전원의 장애에 대비해서도 Cache내의 Current Data를 보호할 수 있어야 한다. 전원공급 장애에 대비해 배터리에 의한 데이터 Keeping 방식과 디스크로의 Destaging 방식이 현재 사용 중에 있다.

내부 아키텍처

스토리지의 데이터 처리를 위한 내부 아키텍처는 1세대의 BUS 방식에서 2세대의 스위치 방식, 그리고 1.5세대의 메트릭스(Metrix) 방식이 있다. 1세대에서는 내부 Path를 SCSI or Fiber로 사용했으나 그 이후부터 모두 Fiber기반의 Path를 사용하고 있다. 스위칭 방식의 내부구조는 각각의 Path가 독립성보장 및 성능보장을 제공하는 구조인데 반해, Metrix 구조는 각 항목을 단순히 점대점(Point-to-Point)방식으로만 연결해 물리적인 Path의 수만 증가한 구조다.

Disk Interface

Interface 하드디스크 드라이브를 연결하는 방식은 FC-AL(Fiber Channel Arbitrated Loop, 조정루프방식)을 주로 사용하고 있다. FC-AL방식은 Loop내에 최대 127개의 Node를 연결 할 수 있다.

RAID

HDD를 구성하는 방식으로 미러링, Parity방식이 있다. RAID의 종류는 표２와 같다．

HDD(Hard Disk Drive)

FC Disk(10K/15K RPM)와 SATA Disk(7200 RPM)로 구분 되며 데이터가 저장돼 있다. HDD(Hard Disk Drive)는 고속의 RPM(Rotation Per Minure)을 사용하는 Fiber Channel기반의 FC Disk와 대용량이 가능한 저속의 RPM을 사용하는 SATA(Serial Advanced Technology Attachment)가 사용되고 있으며 FC Disk에 사용되는 RPM은10,000과 15,000 RPM의 2종류가 있다.

지금까지 대략적인 스토리지에 대해 알아봤다. 다음 파트 2에서는 스토리지 시장의 현황과 영상보안산업에서의 스토리지에 대해 알아보자.

[월간 시큐리티월드 통권 제208호(sw@infothe.com)]

<저작권자 : www.securityworldmag.co.kr) 무단전재-재배포금지>