‘Server on module’을 활용한 성능 업그레이드 비용 절감
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‘Server on module’을 활용한 성능 업그레이드 비용 절감
  • 젤즈코 론카릭(Zeljko Loncaric)
  • 승인 2019.12.27 08:59
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서버의 성능 개선을 위한 질주는 멈추지 않고 있다. 기업이 데이터센터에 투자하는 과정은 실제로 우리가 상상하는 것 이상의 시간과 비용을 필요로 한다. 하지만 표준화된 프로세서 모듈을 사용하면 그 비용을 크게 줄일 수 있다. 만약 마이크로 서버에 COM Express Type 7 표준에 기반한 콩가텍(Congatec)의 서버 온 모듈을 채택한다면, 약 3~5년 후 2세대에서는 초기 투자의 약 50%의 비용만으로 성능 업그레이드를 할 수 있게 될 것이다. 오직 프로세스 모듈만 교체하면 되기 때문이다.

최근 기가비트당 데이터 전송 매출이 꾸준히 감소하는 문제는 비단 통신 시장만의 문제가 아니다. 그러나 반면 각 서버 랙이 지닌 TDP 스펙트럼에도 불구하고, 고성능에 대한 요구는 지속해서 증가하는 추세다.

사진=게티이미지뱅크
사진=게티이미지뱅크

이것은 데이터센터나 온프레미스(On-premise) 클라우드, 서버 애플리케이션에서도 마찬가지이며, 특히 산업용 서버나 에너지에 민감한 마이크로 서버 같은 경우는 공간마저 제한적이라 훨씬 더 까다롭다. 설상가상으로 인터넷, IIoT(산업용 사물인터넷), 인더스트리 4.0 확산이 가속화되고 인공지능(AI)을 활용한 이미지 데이터 인식 기능처럼 갈수록 더 복잡한 작업들을 처리해야 하는 상황에 직면해 있기도 하다.

하지만 열악한 환경에서 동작하는 제어 캐비닛 랙의 가용 서버 공간을 늘리는 일은 생각보다 여의치 않은 일이다. 이 때문에 동일한 마이크로 서버 크기를 유지하고 추가적인 온도 상승에 영향을 받지 않으면서도 더 높은 성능을 구현해야 하는 문제도 함께하게 된 것이다.

차세대 마이크로 서버에 대한 요구사항을 계속해서 만족하려면 3~5년 사이에 다음 세대 제품으로 넘어가야 한다는 사실은 명확하다. 그렇다면 이런 차세대 성능 업그레이드를 어떻게 하면 경제적으로 할 수 있을까? 이를 위해 독일의 IT 회사인 크리스먼(Christmann)은 혁신적인 접근 방식을 취했다.

크리스먼의 3U 랙마운트 시스템
크리스먼의 3U 랙마운트 시스템

이 회사는 2016년에 출범한 EU의 M2DC 프로젝트 일환으로 새로운 세대의 모듈러 2U와 3U 랙마운트 서버를 개발하기 위해 서버 온 모듈로 새로운 COM Express 표준을 채택한 기업이다. 이들의 랙마운트 서버는 x86 또는 ARM 아키텍처를 기반으로 최대 27개 CPU 마이크로 서버를 유연하게 탑재할 수 있으며, COM Express Basic 규격에 바탕을 둔 GPGPU 카드와 FPGA 모듈의 병렬 프로세싱을 위해 표준화된 모듈러 방식을 제안한다. 

표준 2U 시스템 디자인
표준 2U 시스템 디자인

M2DC 프로젝트의 목적은 경제성이 뛰어난 클라우드 디자인에서부터 극도로 효율적인 하드웨어 가속, 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 미래 고성능 애플리케이션에 필요한 모든 요구를 충족할 수 있는 COTS(Commercial Off The Shelf) 하드웨어를 개발하는 것이다. 그러려면 우선 단일 하우징으로 모든 다양한 컴퓨팅 아키텍처를 자유롭게 조합할 수 있어야 한다. 그리고 엔지니어링 작업 없이 모든 필요를 충족할 수 있는 올바른 COTS 솔루션을 제공하기 위해선 모듈러 방식의 접근법이 필요하다. 심지어 복잡하고 다양한 디자인을 모두 충족하기 위해서도 말이다.

여기에 새로운 세대의 2U와 3U 랙마운트 서버는 투자 비용을 최소화하고 높은 에너지 효율을 달성해야만 한다. 이점에서도 모듈러 디자인이 적합하다. 이는 새로운 세대의 마이크로 서버 프로세서가 동일한 TDP 아래 비약적으로 향상된 성능을 제공할 수 있어야 하기 때문인데, 마이크로 서버 모듈 교체는 최소한의 투자로 주어진 TDP를 크게 향상하는 가장 확실한 방법이 된다.

크리스먼은 모듈 교체를 통해 새로운 구성, 검증, 설치를 위한 모든 작업을 포함해 2세대로 이전하는 과정에 소요되는 비용이 기존의 50%밖에 되지 않는다고 분석했다. 이 경우 3회의 혁신 사이클을 통해 총 투자를 2/3 수준으로 줄일 수 있다는 계산이 나온다.

특히 크리스먼의 RECS Box 4.0 서버 제품군은 모듈러 방식으로 COM Express Type 6 COM Express Type 7 모듈을 모두 탑재할 수 있으므로 프로세서 성능에 있어 극히 유연한 확장성을 지닌다. 단순한 인텔 아톰 C3000 프로세서 모듈에서부터 인텔 제온 D1500, AMD EPYC Embedded 3000 프로세서에 이르는 모듈을 선택할 수 있다.

크리스먼의 스마트 캐리어 블레이드
크리스먼의 스마트 캐리어 블레이드

또한 암호화된 플러그 접속에 의해 크리스먼 블레이드 캐리어가 COM Express Type 7 모듈인지, 아니면 COM Express Type 6 모듈인지를 자동으로 감지하고 그에 따라 적합한 백 플레인으로 연결한다. 이는 모듈 교체 작업을 최대한 간소화하는 방법이다.

또한 크리스먼은 ARM FPGA 모듈에 COM Express 규격을 사용하므로 단일 보드로 여러 가지 구성을 할 수 있다. 더불어 GPGPU는 고전적인 PEG 슬롯에서도 사용할 수 있으므로, 이들의 새로운 랙마운트 서버는 다양한 에지 서버 요구를 충족하는 완벽한 COTS 플랫폼을 제공한다.

10/40GB 이더넷 스위치와 함께 선택할 수 있는 PCIe 스위치를 제공하는 것은 개별 마이크로 서버들이 낮은 지연시간으로 상호 간에 더욱 매끄럽게 통신할 수 있도록 한다. 이것은 다중의 마이크로 서버로 병렬 연산하기 위한 애플리케이션이며, 보다 빠른 실시간 데이터 프로세싱의 토대를 마련한다. 특정 벤더에 얽매이지 않는 공개형 표준에 기반한 차세대 산업용 서버도 함께 제공한다.

크리스먼은 서버 온 모듈을 적합한 냉각과 함께 완전한 마이크로 서버로서 취급할 수 있도록 설계했으며, 이를 위해 콩가텍의 모듈을 채택하고 있다. 콩가텍은 컴퓨터 온 모듈 분야를 리드해온 유럽 기업이며, 모듈과 함께 우수한 지원 서비스를 제공한다.

콩가텍의 COM Express 모듈을 사용해 크리스먼의 서버를 다양한 요구에 따라 유연하게 구성할 수 있다.
콩가텍의 COM Express 모듈을 사용해 크리스먼의 서버를 다양한 요구에 따라 유연하게 구성할 수 있다.

크리스먼의 서버 개발 책임자는 “컴퓨터 온 모듈과, 서버 온 모듈을 위해서는 OEM 개발자들을 위한 지원이 중요하다. 만약 개발자들이 사용할 수 있는 핫라인이 존재하지 않는다면, 매번 통화를 할 때마다 새로운 직원에게 문제를 다시 설명해야 할 것이다. 즉, 한 사람의 담당자가 모든 문제를 처리한다면 일이 훨씬 쉬워진다”고 말했다.

콩가텍은 자사의 기술 솔루션 센터를 통해 전반적인 설계를 지원하는 포괄 서비스를 제공한다. 또한 기술 솔루션 센터에서 제공하는 서비스는 고객 BSP 맞춤화부터 장기적인 소프트웨어 유지 보수까지를 포괄한다. 필요하다면 캐리어 보드와 블레이드용으로 적합한 부품을 선택하는 것이나, 고객 솔루션으로 설계를 검토하고, 고속신호 적합성 테스트, 열 시뮬레이션, MTBF 계산, 디버깅 서비스까지 포함할 수도 있다. 콩가텍은 요구사항 정의부터 양산에 이르기까지 프로세스 전반에 걸쳐 고객들에게 편리하면서도 효율적인 기술 지원을 제공하고자 한다.

 

크리스먼의 상향 확장성을 위한 COM-HPC

현행 COM Express Type 6 또는 Type 7 서버 온 모듈은 메모리 용량이 제한적이다. COM Express Basic 폼팩터는 최대 96GB의 RAM만을 수용할 수 있기 때문이다. 이는 에너지 절약적인 임베디드 서버 프로세서용으로는 충분하다. 하지만 AMD EPYC Embedded 3000 프로세서만 하더라도 최대 1TB를 지원할 수 있고 이를 위해서는 더 큰 사이즈의 모듈이 필요하다.

COM Express 표준은 이에 관해 정의하고 있다. 더 높은 성능과 인터페이스를 지원하기 위한 또 다른 병목지점은 현행 COM Express 커넥터다. 이 커넥터는 440개 핀을 제공하며 PCIe Gen 3.0을 지원한다. 새로운 COM-HPC 규격은 성능 면에서 COM Express보다 훨씬 우수한 것으로서, 새로운 고속 커넥터를 사용해서 다가오는 PCIe Gen 4.0, 이후 규격에 필요로 하는 것보다 대략 2배의 인터페이스와 더 높은 주파수를 지원한다.

미래에는 프로세서당 100W TDP 이상의 마이크로 서버 성능으로도 벤더 독립적인 모듈을 사용할 수 있게 될 것이다. 또 새로운 COM-HPC 규격은 2019년부터 채택되기 시작해, 2020년 상반기에 최초의 상용화 제품이 출시될 것으로 예상된다. 기존 서버 업체들도 이러한 추세에 기꺼이 동참할 것이다. 많은 업체들이 현재 사업 모델을 임대 서비스로 전환하고 있기 때문이다. 사업 모델을 가입 기반 서비스로 전환하는 움직임은 점차 뚜렷해지고 있으며, 주오라(Zuora) 같은 소프트웨어 회사는 소유의 시대가 끝나고 있다고 말하기도 한다. 모듈러 방식의 접근법은 ‘서비스로서의 서버’ 회사들에 무한한 기회를 안겨줄 것이다.

콩가텍의 서버 온 모듈과 컴퓨터 온 모듈
콩가텍의 서버 온 모듈과 컴퓨터 온 모듈

EU 프로젝트 참여 기업들

EU 프로젝트인 M2DC(Modular Microserver Data Center)에는 빌레펠트 대학, 중국 화웨이 그룹의 독일 자회사, 폴란드 슈퍼컴퓨터 센터 PSNC가 참여했으며, 그 밖의 유럽 기업과 연구 기관들이 참여했다. 또한 이 프로젝트에는 잠재적 사용자들도 함께 참여했다. 인터넷 기반 사진 편집 회사인 CEWE와 자동차 데이터 자동화 처리를 전문으로 하는 보다폰 오토모티브는 시작 단계에서부터 이 프로젝트에 참여하고 있다.


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