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단순 대역폭 아닌 보다 광범위한 접근 필요 |
| WAN 최적화 |
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다양한 규모와 형태의 분산 기업들이 존재하고 있다. 소규모 기업조차도 전 세계 각지에 데이터 네트워크로 연결된 여러 지사 및 사무소와 많은 수의 외근 직원들을 보유하고 있을 정도다. 따라서 기업 규모나 네트워크의 복잡성 정도에 관계없이 모든 분산 기업들은 조직을 긴밀하게 연결하는 WAN을 보다 효율적이고 효과적으로 사용할 수 있도록 해야 한다는 비즈니스 과제에 직면하고 있다. WAN 최적화 솔루션에 대해 살펴본다. <편집자>
 손용락 리버베드코리아 부장
henry.son@riverbed.com
오늘날 다양한 규모와 형태의 분산 기업들이 존재하고 있다. 소규모 기업들도 전 세계 각지에 데이터 네트워크로 연결된 여러 지사 및 사무소와 많은 수의 외근 직원들을 보유하고 있을 정도다. 특히 대기업은 단순한 기능을 지원하는 네트워크조차도 복잡하게 배치돼 있을 뿐 아니라 많은 계층들이 중복적으로 상호 맞물려 구현되고 있다. 따라서 네트워크 규모나 복잡성 정도에 관계없이 모든 분산 기업들은 조직을 긴밀하게 연결하는 WAN을 효율적이고 효과적으로 사용할 수 있도록 해야 한다는 당면과제에 직면해 있다.
대다수 경우에 이러한 과제들은 원격지 사무소, 지사, 외근 직원 그리고 심지어 데이터센터까지 포함하는 분산 엔터프라이즈와 관련한 IT와 WAN 문제로 나타나고 있다. 취약한 애플리케이션 성능과 네트워크 에지에 대한 부실한 정보 관리는 비효율적인 WAN 활용의 대표적인 사례로, 과도한 네트워크 대역폭 사용은 물론 지사 및 외근 직원 관리 비용, 느린 백업 프로세스 등은 보다 효과적으로 사용할 수 있었던 비용을 무의미하게 허비하는 결과를 초래하고 있다.
비효율적인 WAN 리소스 활용
코어 내 클라이언트와 서버 간 작업은 랜 속도로 실행되는 반면 에지에서의 작업은 WAN 속도로 실행된다. 에지의 WAN 대역폭은 평균 랜 대역폭의 1% 이하에 불과한 반면 WAN의 대기 시간(1회 라운드 트립 처리에 소요되는 시간)은 랜보다 100배 이상 긴 경우를 흔히 볼 수 있다. 성능에 문제가 발생하는 것은 당연한 결과라고 할 수 있다. 이러한 문제를 염두에 두고 WAN 성능을 랜 수준으로 향상시킴으로써 분산 기업의 효과 및 효율성 과제를 해결하는 방법을 모색해 보자.
WAN 최적화
WAN을 랜 수준으로 향상시키기 위해서는 WAN에서 실행될 때 심각한 성능 저하 현상이 나타나는 애플리케이션 또는 프로토콜에 대한 획기적인 성능 향상과 함께 분산 기업의 네트워크를 연결하는 광범위한 프로토콜 지원 등 2가지 요소가 필요하다. WAN 최적화 솔루션을 통해 기업들은 분산돼 있는 자체 인력들의 역량을 강화할 수 있도록 돕는 동시에 IT 투자 지출을 절감하고 IT 관리를 단순화하는 솔루션을 구현할 수 있다. WAN 최적화의 주요 이점은 다음과 같다.
· 원격 사용자에게 어떠한 영향도 미치지 않으면서 파일 서버, 메일 서버, NAS(Network Attached Storage) 및 원격지 사무소 백업 시스템 등과 같은 분산 인프라의 중앙 집중화 수행
· 여러 다른 대륙 또는 지사에 분산돼 있는 동료들이 마치 동일한 건물 내에 있는 것처럼 대형 파일을 공유할 수 있도록 함으로써 사용자의 업무 효율성 증대 실현
· 장거리 WAN 링크 상에서 백업 및 복제 수행은 물론 이들 작업을 백업 윈도우를 통해 완료
· 대역폭을 업그레이드하지 않고도 기존 WAN상에서 훨씬 많은 서비스 제공
WAN 성능 제한하는 병목 요인
WAN상의 병목 문제에 대해 보다 자세히 살펴보자. WAN 연결은 일반적으로 랜 링크보다 낮은 대역폭과 긴 대기시간을 가지지만 이러한 제약들이 실제로 어떻게 애플리케이션 성능에 영향을 미치는 것일까. 여기에는 4개의 병목현상이 있으며 그 중 하나는 대역폭과 관련된 것이고, 다른 3개는 대기 시간과 관련된 것이다.
대역폭 병목은 쉽게 파악할 수 있다. 그 어떤 애플리케이션도 가용 대역폭보다 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 없기 때문이다. 나머지 3개 대기 시간 병목은 포착하기 더 어렵고, 대역폭 병목이 없는 경우에만 인식할 수 있다. 대기 시간 병목 때문에 대역폭이 충분하게 보이는 경우에도 애플리케이션이 가용 대역폭을 활용하지 못할 수 있다.
대기 시간 병목 #1
첫 번째 병목은 TCP의 종단 간 확인 기능에 의해 야기된다. 예를 들어 TCP는 클라이언트와 서버 사이 등 여러 대상 간에 전송될 수 있는 패킷 윈도우를 가지고 있다. 이 윈도우가 완전히 차서 여유 공간이 없어지면 수신자가 이미 전송된 일부 패킷을 수신했음을 확인할 때까지 전송자는 추가 패킷을 전송할 수 없다.
이론상으로는 이러한 병목은 발생할 가능성이 희박하다. 올바르게 설계한 메커니즘을 통해 TCP가 대형 윈도우를 활용할 수 있으며 대부분의 최신 OS는 이와 같은 메커니즘을 구현하고 있기 때문. 하지만 클라이언트 및 서버의 설정은 대개 WAN보다는 랜에 높은 비중을 두고 조정돼 있으며 WAN 대기 시간에 맞춘 TCP 스택을 가진 클라이언트와 서버는 극히 드문 실정이다.
<그림 1>은 TCP 연결을 위한 T1 링크의 유효 처리량과 함께 64K의 최대 윈도우와 증가하는 대기 시간을 보여주고 있다. 짧은 대기 시간의 경우, 이 링크는 그 대역폭 한계 처리량에 도달했지만 40ms보다 긴 대기 시간이 나타나는 첫 번째 대기 시간 병목은 대역폭 병목보다 더 협소한 것으로 나타났다.
<그림 2>는 <그림 1>과 동일한 데이터를 보여주지만 T3를 나타내는 유사한 곡선이 추가됐다. 이 그래프에서 T1의 처리량은 매우 낮은 수준으로 나타나고 있지만 심각한 문제는 대기 시간이 증가함에 따라 T3의 성능이 T1과 큰 차이 없이 급격히 저하된다는 것이다. 40ms 이상의 대기 시간과 이와 같은 적은 TCP 윈도우로 인해 T3는 단일 연결에 대해 T1보다 높은 성능을 제공하지 못한다.
대기 시간 병목 #2
두 번째 대기 시간 병목은 TCP의 느린 작동과 정체 제어 기능 때문에 발생한다. 앞서 설명한 바와 같이 첫 번째 대기 시간 병목은 최대 윈도우에 따른 한계다. 이 두 번째 대기 시간 병목은 항상 최대 윈도우 크기에서 실행되지 않는 경우에도 TCP에 의해 발생할 수 있다. TCP는 전송이 성공적인 것으로 나타날 때 완만하게 그 윈도우 크기를 확장하며, 전송이 성공적으로 완료되지 않은 것으로 보이면 윈도우 크기를 급격하게 줄인다.
고대역폭과 긴 대기시간을 가진 네트워크에서 이러한 동작은 가용 대역폭이 미사용 상태가 되는 기간을 연장시키게 된다. 하지만 이와 같은 병목은 주로 사용자가 LFN(Long Fat Networks)을 채우려고 할 때 발생하며 앞선 T1 연결 예제에서는 해당되지 않는다.
대기 시간 병목 #3
세 번째 대기 시간 병목은 TCP상에서 실행되는 애플리케이션 프로토콜에 의해 발생한다. 첫 번째 대기 시간 병목으로 인해 대역폭의 가용성은 TCP가 데이터의 윈도우 크기에 의해 제한되고 해당 데이터에 대한 확인을 필요로 한다면 문제가 되지 않는다. 마찬가지로 대역폭의 가용성과 첫 번째 및 두 번째 대기 시간 병목 회피(TCP 계층에서)는 애플리케이션이 애플리케이션 메시지에 의해 제한되고, 애플리케이션 계층에서 데이터에 대한 확인 또는 응답을 필요로 하는 경우에는 문제가 되지 않는다.
처음부터 광대역 환경을 위해 개발된 HTTP 및 FTP와 같은 애플리케이션 프로토콜은 대개 이와 같은 세 번째 대기 시간 병목이 발생하지 않는다. 하지만 CIFS를 통한 MS 윈도우 파일 공유와 같이 처음부터 랜을 위해 개발된 애플리케이션 프로토콜은 종종 세 번째 대기 시간 병목으로 인해 심각한 영향을 받게 된다.
<그림 3>은 T1 링크상에서 실행되는 CIFS와 TCP가 유사한 곡선을 형성하고 있음을 보여준다. 대기 시간 증가에 따라 급격히 하락하는 것을 볼 수 있지만 CIFS가 주요 병목 요인이라는 것을 알 수 있다. WAN상에서 보다 나은 성능으로 실행되는 애플리케이션의 경우, TCP 대기 시간이 주요 영향 요인이지만 CIFS상의 윈도우 파일 공유는 완벽하게 최적화된 TCP와 충분한 대역폭으로도 긴 대기 시간으로 인한 영향 극복에 역부족이다.
리버베드와 WAN 최적화
리버베드는 WAN 최적화 분야의 시장 선도업체로 WAN상에서 실행되는 엔터프라이즈 애플리케이션의 성능을 저하시키는 일련의 문제에 대해 업계 최초로 포괄적인 솔루션을 발표했다. 리버베드 WAN 최적화 솔루션을 사용해 기업은 네트워크에서 일반적으로 5~50배, 경우에 따라서는 최대 100배까지 애플리케이션 성능을 개선할 수 있으며 동시에 WAN 대역폭 이용은 65~95%까지 줄일 수 있다.
WAN 최적화는 TCP상에서 실행되는 모든 애플리케이션 성능을 향상시킬 뿐 아니라 채티(chatty) 속성을 가진 애플리케이션 프로토콜을 다루는 애플리케이션별 모듈도 갖추고 있다. 이러한 모듈의 조합을 통해 WAN 최적화 솔루션은 기업들이 중요하게 다루는 애플리케이션을 가속하고 더 많은 기능을 손쉽게 추가하는 능력을 제공할 수 있다.
WAN 최적화 제품은 클러스터링 된 어플라이언스를 가진 대규모의 데이터센터에서부터 단일 사용자 랩톱 또는 데스크톱의 소프트웨어까지 다양하게 확장되는 구조를 갖고 있다. 리버베드 스틸헤드 어플라이언스는 해당 사이트의 대역폭, 사용 중인 데이터의 양 및 원하는 TCP 연결 수에 따라 선택할 수 있는 13개 모델로 제공된다. 모바일 직원의 생산성을 높이려는 기업들을 위해 사용자 랩톱에 설치해 모바일 사용자와 데이터센터와의 통신을 최적화할 수 있는 스틸헤드 모바일 소프트웨어도 제공하고 있다.
· 디스크 기반 시스템
리버베드 스틸헤드는 처음부터 디스크 기반 아키텍처로 개발됐다. 네트워크 트래픽을 저장하는 데 디스크를 사용함으로써 수일 또는 심지어 수개월 전 네트워크를 마지막으로 통과한 데이터를 조회하는 경우에도 오래된 반복 데이터 패턴을 발견하기 위해 과거 시점으로 거슬러 올라 갈 수 있는 충분한 용량 여유를 확보할 수 있다. RAM만을 이용하는 장치들은 평균적인 트래픽 레벨과 파일 크기만으로도 오버런(overrun)이 발생하기 쉽기 때문에 성능이 크게 떨어지게 된다.
· 유니버설 데이터 스토어
디스크 기반 아키텍처를 토대로 개발된 리버베드 유니버설 데이터 스토어(Universal Data Store)는 데이터 압축 프로세스를 여러 피어(peer) 전반으로 효율적으로 확장할 수 있도록 한다. 피어 단위의 데이터 저장소가 가진 본래의 확장성 및 성능 한계에서 탈피할 수 있기 때문에 기업들은 WAN 최적화 로 스토리지의 비용을 절감하고 유니버설 스토어로 데이터를 전송하는 여러 피어에서 데이터 압축 기술을 활용할 수 있다.
· 애플리케이션 독립적인 알고리즘
캐시와 달리 스틸헤드 어플라이언스는 모든 중복 TCP 트래픽을 제거하고 TCP 라운트 트립을 줄이는 SDR(Scalable Data Referencing)과 VWE(Virtual Window Expansion) 등 2개의 애플리케이션 독립적인 기술을 토대로 개발됐다. 이러한 접근 방식의 이점은 TCP상에서 실행되는 모든 애플리케이션에서 WAN 트래픽을 크게 줄이고 처리량을 증가시킬 수 있다는 것이다. 압축 어플라이언스와 달리 리버베드의 TCP 최적화 기술은 TCP 기반 애플리케이션에 대한 긴 대기 시간으로 인한 문제를 해결하며 SDR과 결합돼 CIFS, 로터스노츠, FTP, 백업 및 복제 트래픽은 물론 웹 기반 애플리케이션과 같은 애플리케이션의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
· 애플리케이션별 대기 시간 최적화
애플리케이션 독립적인 알고리즘(SDR+VWE) 위에서 리버베드는 MAPI, CIFS, HTTP & HTTPS, 오라클 E-비즈니스 스위트, 로터스 노츠 등 일련의 애플리케이션별 최적화 기술을 개발했다. 가장 중요한 애플리케이션별 최적화 기술은 일명 ‘트랜잭션 예측(Transaction Prediction)’이라고 불리는 대기 시간 최적화 기술이다. 이들 트랜잭션 예측 모듈은 SDR 및 VWE를 통해 제공되는 이상으로 이들 애플리케이션에 대한 점진적인 최적화를 수행할 수 있다.
· 외근직 위한 통합 솔루션
외근 직원이나 재택근무자를 위해 애플리케이션 가속화 기술을 제공한다. 기업들이 많이 사용하는 광범위한 애플리케이션을 지원하는 스틸헤드 모바일은 원격지에 있는 직원들이 마치 사무실에 있는 것처럼 애플리케이션에 액세스하고 협업을 수행할 수 있도록 한다. 이 소프트웨어는 설치 및 관리하기 쉬우며 그 어떤 사용자의 개입도 필요하지 않는다. 스틸헤드 모바일 소프트웨어는 스틸헤드 어플라이언스와 동일한 데이터센터 인프라를 활용하며 자동 발견, 대기 시간 최적화 및 데이터 압축 등과 같은 동일한 기술을 사용하는 통합 솔루션이다.
· 유연한 네트워크 통합
리버베드 제품은 TCP 트래픽을 처리할 수 있는 거의 모든 네트워크 토폴로지와 기술을 지원하는 한편 네트워크 구축을 위해 터널 사용을 요구하지 않는 TCP 프록시 접근 방식을 활용한다. 이러한 방법론을 통해 고객들은 인프라에 대한 수정 작업 없이 손쉽게 스틸헤드 어플라이언스와 모바일 소프트웨어를 구축할 수 있다. 또한 필요할 경우 WCCP(Web Cache Communications Protocol), PBR(Policy-Based Routing)뿐 아니라 여타 아웃 오브 패스(out-of-path) 구축 옵션을 활용할 수 있다.
특히 터널을 요구하지 않기 때문에 최소한의 컨피규레이션만으로 피어를 자동으로 발견하고 MPLS와 같은 풀 메시 환경을 지원할 수 있는 것은 물론 최대 규모의 엔터프라이즈 환경에서 효율적으로 확장할 수 있다. 더불어 QoS, VoIP, 화상회의 기술과 손쉽게 연동되며 자체적인 QoS 기능을 통해 트래픽 마킹 및 우선순위를 적용할 수 있다.
· QoS
고객 네트워크에 최적화된 QoS 관리 기능을 활용할 수 있도록 지원한다. 대역폭이 제한적인 환경의 경우, 스틸헤드 어플라이언스 자체를 이용해 포괄적인 QoS 기능을 활용할 수 있는 기능도 제공한다. 리버베드의 QoS는 HFSC 방식으로 대역폭 및 대기 시간에 기초해 우선순위를 지원하기 때문에 VoIP, 동영상과 같은 실시간 트래픽에서 정체와 대기 시간을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 계층형 QoS 기능을 제공해 여러 사이트와 다양한 WAN 링크 속도를 보유한 고객들의 QoS 요건을 충족할 수 있다. 계층형 QoS를 통해 QoS 상·하위 클래스를 생성함에 따라 고객들은 사이트, 우선순위, 트래픽 유형별로 트래픽을 쉐이핑할 수 있다. 리버베드 제품은 IP 주소, 서버넷, 포트를 기준으로 QoS 트래픽을 적용할 수 있다.
· RSP
리버베드는 스틸헤드 어플라이언스에 추가 서비스를 실행할 수 있도록 지원한다. 이와 같은 혁신적인 접근 방식은 RSP(Riverbed Services Platform)로 불리며 RSP는 다수의 기술 파트너를 위한 확장 가능한 플랫폼을 개발해 원격지 사이트에 전용 서버 또는 어플라이언스를 추가할 필요 없이 스틸헤드 어플라이언스만으로 UTM, 디렉토리 및 인증 서비스, 애플리케이션 분석툴, IPAM(IP Address Management), 비디오 스트리밍 및 로컬 프린트 서버 기능 등과 같은 지사 서비스를 제공할 수 있다. 소프트웨어 제공 업체들은 RSP를 위한 모듈을 지속적으로 개발해 UTM, 디렉토리 및 인증 서비스, 버추얼 머신 구축 그리고 맞춤형 애플리케이션 등을 포함하는 방향으로 기능을 확대할 수 있다.
WAN 최적화 솔루션 적용범위
WAN 최적화는 엔터프라이즈 네트워크에 영향을 미치는 많은 영역에 적용될 수 있다. WAN 최적화 솔루션의 주요 이점은 다음과 같다.
· 애플리케이션 가속화
많은 비즈니스 프로세스가 WAN상에 구축된 애플리케이션에 의존하고 있다. 애플리케이션은 윈도우 파일 공유와 같이 단순할 수도 있고 맞춤형 애플리케이션과 같이 복잡할 수도 있다. 리버베드 스틸헤드는 윈도우 파일 공유, 익스체인지, FTP, 백업 등과 같은 많은 애플리케이션을 100배나 가속화할 수 있다. 랜 수준의 성능을 통해 사용자들은 위치에 관계없이 함께 협업할 수 있다. 리버베드의 제품은 또한 SSL 트래픽을 최적화한다. SOX, HIPAA 또는 PCI와 같은 규제를 준수해야 하는 기업들은 애플리케이션에 대한 성능과 보안을 보장할 수 있다.
· 원격지 사무소 데이터 백업
원격지 사무소 서버를 백업하는 작업을 위해 일반적으로 지나치게 많은 데이터를 전송해야 한다. 하지만 낮은 대역폭, 긴 대기 시간의 WAN 링크상에서 전송돼야 한다는 점 때문에 그 처리량이 급격히 저하되고 간단한 작업조차도 가용 백업 윈도우보다 훨씬 긴 시간이 소요되기 마련이다. 이 때문에 대부분의 IT 매니저들은 로컬 테이프 오토로더나 지사 내 기타 백업 방식을 활용하고 있다. 물론 로컬 백업에는 취약한 실행, 장비 오류, 운영상의 어려움 등의 문제들이 여전히 남아 있다. WAN 최적화 솔루션을 통해 백업은 이전보다 훨씬 빠른 시간 내에 완료할 수 있다.
· 데이터 복제
데이터 복제 계획을 지원하거나 데이터 미러링을 위해 데이터를 복제해야 하는 등의 경우에 전 세계 사용자들이 사용하는 데이터라면 데이터 복제는 매우 중요한 작업이다. WAN 최적화 솔루션은 스냅미러(SnapMirror)와 같이 이미 최적화된 제품을 사용하는 경우에도 데이터 복제 프로세스를 이전보다 10배 이상 가속화할 수 있다. 스틸헤드 어플라이언스는 WAN에서 모든 중복 트래픽을 제거하고 TCP를 최적화한다. 이들 2가지가 결합돼 복제 작업을 완료하는 데 소요되는 시간 측면에서 큰 격차를 나타내게 된다.
· IT 통합
데이터센터 통합을 위한 많은 툴이 있지만 원격지 사무소에서 데이터센터에 이르는 인프라를 통합할 수 있도록 지원하는 툴은 없었다. 스틸헤드 어플라이언스는 파일 서버, 이메일 서버, NAS 및 로컬 테이프 백업 등을 성공적으로 통합할 수 있도록 지원한다. 또한 RSP를 통해 기업들은 지사 내 자체 인프라에 대한 통합을 확대해 서버리스(Serverless) 사무실을 구현할 수 있다. RSP로 고객들은 이제 더 이상 UTM, 애플리케이션 분석 툴, IP 주소 관리와 프린트 서비스와 같은 서비스를 실행하기 위해 지사에 별도의 서버나 장비를 구축할 필요가 없다.
대역폭 최적화
때때로 그 목표는 WAN 업그레이드를 피하는 것처럼 단순한 것일 수 있으며, 효과적인 WAN 최적화 어플라이언스를 통해 이를 지원할 수 있다. 스틸헤드 어플라이언스는 일반적으로 WAN 트래픽을 60~98%까지 줄여 준다. 즉 기존 WAN으로 보다 많은 사용자를 지원하며 VoIP와 같은 새로운 애플리케이션을 롤아웃할 수 있는 것은 물론 막대한 투자를 필요로 하는 WAN 업그레이드를 연기하거나 피할 수 있다.
WAN 최적화로 강력한 ROI 창출
WAN 최적화에 대한 투자는 강력한 ROI를 창출한다. 사용자의 생산성을 획기적으로 높이는 것은 하드웨어 및 소프트웨어 절감, 대역폭 절감 등 설비 비용을 대폭 절감할 수 있다.
· 대역폭 비용 절감 : WAN 최적화 솔루션으로 네트워크 성능을 향상시킨 많은 기업들은 WAN 대역폭 업그레이드 시기를 지연시킬 수 있다. WAN 최적화 프로젝트는 많은 경우 대역폭 절감만으로도 그 타당성이 입증될 수 있다.
· 인프라를 데이터센터로 통합 : WAN 최적화를 사용하면 기업은 성능에 영향을 주지 않고 지사에 설치돼 있는 많은 IT 인프라를 제거할 수 있다.
· 지사 인프라 간소화 : 기업은 IT를 더욱 효율적으로 통합해 진정한 의미의 서버 없는 지사 환경을 실현할 수 있다.
· 재난 복구 최적화 : 재난 복구 사이트의 성능을 향상시킴으로써 WAN 최적화는 기업이 비용을 절감하고 보다 안정적으로 데이터를 백업할 수 있도록 지원한다.
분산 기업 위한 핵심 툴
WAN 최적화는 분산 기업들을 위한 핵심 툴이라고 할 수 있다. WAN 트래픽을 줄이고 높은 애플리케이션 성능을 보장하며 성공적인 사이트 통합 프로젝트 수행은 물론 효과적인 데이터 보호를 보장할 수 있기 때문이다. WAN 최적화 솔루션은 보다 완벽한 최적화 기술과 접목되고 있어 기업의 혁신을 이끌어 나갈 전망이다.
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