경험이 적은 시스템 관리자 분들의 경우 이 장에서 설명된 두가지 자원 중 처리 능력(processing power) 개념은 쉽게 이해하지만, 대역폭은 종종 잘 이해하지 못할 경우가 있습니다.
또한 이 두가지 자원이 그리 연관되지 않다고 느끼실 수도 있습니다 — 그렇다면 이 두가지 자원을 함께 묶어 생각하는 이유란?
대역폭과 처리 능력을 동시에 언급하는 이유는 바로 이 두 자원이 컴퓨터가 정보를 전송하고 처리하는 능력을 결정하는 하드웨어와 직접적으로 연관되기 때문입니다. 따라서 두 자원은 종종 상호 관계를 가집니다.
대역폭은 일반적으로는 정보를 전송할 수 있는 능력, 즉 주어진 시간에 한 지점에서 다른 지점으로 얼마나 많은 양의 정보를 전송할 수 있는지를 뜻합니다. 지점 간(point-to-point) 자료 전송을 위해서는 다음과 같은 두가지 요소가 필요합니다:
저급 소통을 위한 한 쌍의 전기 전도체
안전하고 효율적인 자료 전송을 위한 프로토콜
다음과 같은 두가지 시스템 요소를 사용하여 앞서 설명된 요건을 충족시킬 수 있습니다:
버스(Buses)
데이터 경로(Datapaths)
다음에서는 버스와 데이터 경로에 대하여 보다 상세하게 설명해보겠습니다.
앞서 설명되었듯이 버스는 지점간(point-to-point) 방식으로 자료를 전송하며, 프로토콜을 이용하여 안전하게 정보 소통할 수 있도록 해줍니다. 이 뿐만 아니라 버스는 다음과 같은 또다른 특징이 있습니다:
전기 요소를 표준화 (예, 전도체의 수, 전압 수준, 전신 속도)
기계 요소를 표준화 (예, 커넥터 유형, 카드 규격, 물리적 배치 구조 등)
프로토콜 표준화
여기서 "표준화"란 단어에 주목하셔야 합니다. 표준화란 단어를 사용한 이유는 버스가 각 시스템 요소를 연결하는 주된 장치이기 때문입니다.
이처럼 버스는 많은 요소를 표준화하기 때문에 여러 다른 제조업체에서 만든 하드웨어를 상호 연결 가능하게 해줍니다. 한 제조업체에서 독점적으로 생산한 버스의 경우에도 다른 구성요소를 보다 쉽게 연결하기 위해서는 표준화가 매우 중요합니다.
컴퓨터 시스템 어느 곳이나 버스가 존재합니다. 다음은 가장 흔히 사용되는 몇몇 버스 종류입니다:
대용량 저장 버스 (ATA와 SCSI)
네트워크[1] (이더넷과 토큰링)
메모리 버스 (PC133와 Rambus®)
확장 버스 (PCI, ISA, USB)
데이터 경로(Datapaths)는 버스처럼 식별하기 쉽지는 않지만 버스처럼 어디에나 존재합니다. 또한 버스와 마찬가지로 데이터 경로는 지점간 소통을 가능하게 합니다. 그러나 데이터 경로는 다음과 같은 면에서 버스와 차이가 있습니다:
보다 단순한 프로토콜 사용
기계적 요소의 표준화가 거의 이루어지지 않음
이러한 차이가 나는 이유는 데이터 경로는 일반적으로 시스템 내부에 존재하며, 버스처럼 다른 구성요소를 임시적으로 연결하는데는 사용되지 않습니다. 따라서 데이터 경로는 빠르고 값싼 연결을 위해 최적화되었습니다.
다음과 같은 경우 버스나 데이터 경로에서 대역폭 관련 문제가 발생할 가능성이 있습니다:
버스 또는 데이터 경로가 공유될 경우. 이러한 경우에 서로 경쟁적으로 버스를 사용하고자 하기 때문에 버스의 모든 장치가 사용 가능한 대역폭이 감소됩니다.
예를 들면, 한 개의 SCSI 버스에 여러 개의 디스크가 왕성하게 실행 중인 경우를 들 수 있습니다. 여러 디스크 드라이브가 이 SCSI 버스에 집중하여 요청을 보냄으로서 같은 버스에 연결된 다른 장치는 거의 대역폭을 사용할 수 없게 됩니다. 결국 이 버스에 있는 각 장치가 그리 활발하지 않더라도 모든 장치의 입/출력 프로세스가 느려지게 됩니다.
버스 또는 데이터 경로에 정해진 수의 장치가 연결된 경우. 이러한 경우에는 버스가 사용하는 전기적 요소 및 프로토콜 때문에 사용 가능한 대역폭의 수가 감소됩니다. 이러한 문제는 버스 보다는 데이터 경로에서 보다 자주 발생합니다. 특히 고화상도나 높은 색상수를 사용할 경우 매번 화면을 리프레시(refresh)할 때마다 그래픽 어댑터의 속도가 더욱 느려지게 됩니다. 그 이유는 비디오 메모리와 그래픽 프로세서를 연결하는 데이터 경로를 지나가는 데이트가 증가하기 때문입니다.
다행히 대역폭 관련 문제점은 해결 가능하며, 다음과 같은 해결책이 있습니다:
한곳에 집중된 작업 부하를 분산하기
작업 부하를 줄이기
처리 용량 늘리기
다음에서는 각 해결책에 대하여 보다 상세하게 설명해보겠습니다:
첫 해결책은 버스 작업 부하를 공평하게 분배하는 것입니다. 즉, 만일 한 버스에 작업 부하가 과도하게 집중되어 있는데 다른 버스는 쉬고 있다면, 한 버스의 작업 부하를 다른 버스로 옮김으로서 문제를 해결할 수 있습니다.
일반적으로 시스템 내에는 이미 추가 버스가 존재할 경우가 많으므로, 시스템 관리자로서 첫번째 해결책을 먼저 고려하셔야 합니다. 예를 들면, 대부분 개인용 컴퓨터에는 최소한 두개의 ATA 채널 (버스를 칭하는 또 다른 이름)이 존재합니다. 만일 두개의 ATA 디스크 드라이브와 두개의 ATA 채널이 존재하는 경우, 두개의 드라이브를 모두 한 채널에 놓을 필요가 있겠습니까?
만일 시스템에 추가 버스가 없는 경우에도 작업 부하를 분산하는 방법이 좋은 해결책입니다. 기존 버스를 보다 용량이 큰 버스로 업그레이드 하는 비용 보다 버스 하나를 더 구입하는 것이 비용이 적게들기 때문입니다.
첫눈에 보기에 작업 부하를 줄이기와 분산하기는 서로 별 차이가 없어 보일 수도 있습니다. 버스의 부하를 분산하게 되면 결국 그 버스의 작업 부하가 줄어들게 됩니다. 그렇지 않습니까?
이 관점이 틀리지는 않지만, 전체적으로 부하를 감소하는 경우에는 다르다고 볼 수 있습니다. 여기서 중요한 점은 어느 시스템 요소가 특정 버스에 과도하게 작업을 부가하느냐를 알아내는 것입니다. 예를 들어 용량이 적은 한 임시 파일에 읽기/쓰기 입출력을 보냄으로서 네트워크 부하가 과도하게 증가된 경우를 생각해봅시다. 이러한 경우 이 임시 파일을 로컬 컴퓨터에서 네트워크로 연결된 파일 서버로 옮긴다면, 네트워크 소통이 보다 원할해질 수 있습니다.
대역폭이 부족할 경우 늘리는 것이 당연한 해결책입니다. 그러나 용량을 늘리는데 비용이 만만치 않다는 사실을 염두하셔야 합니다. 예를 들어 한개의 SCSI 제어기와 작업 부하가 집중된 버스가 있는 경우 대역폭을 늘리기 위해서는 SCSI 제어기를 비롯하여 이 제어기에 연결된 모든 장치를 보다 빠른 하드웨어로 교체해야 합니다. 만일 이 SCSI 제어기가 분리된 카드라면 이 업그레이드 작업은 비교적 간단합니다. 그러나 만일 이 SCSI 제어기가 시스템 마더보드에 내장된 경우에는 업그레이드가 매우 힘들고 비용도 비싸기 때문에 차라리 업그레이드 하지 않고 추가 하드웨어를 구입하는 것이 나을 수도 있습니다.
모든 시스템 관리자는 대역폭 및 시스템 설정과 사용량이 어떻게 대역폭에 영향을 미치는지 인식하고 있어야 합니다. 불행히 문제가 발생시 그 문제가 대역폭과 관련되었는지 아닌지 알아내는 것이 쉽지만은 않습니다. 가끔씩은 버스 자체로 인한 문제가 아니라, 버스에 연결된 장치로 인해 문제가 발생할 경우도 있습니다.
예를 들어 SCSI 어댑터가 PCI 버스에 연결되었다고 가정합시다. 만일 SCSI와 PCI 버스 용량에는 아무런 문제가 없는데도 SCSI 디스크 입/출력이 매우 느리다면, 아마도 SCSI 어댑터에 문제가 있다고 볼 수 있습니다.
| [1] | 내부 시스템 버스 대신, 네트워크를 내부-시스템 버스처럼 사용 가능. |