국내 연구팀이 세계적으로 한 해 수십조 원 규모의 에너지를 쓰는 데이터 센터의 유지 비용을 크게 줄일 수 있는 기술을 개발했다.
김대훈 대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양) 정보통신융합전공 교수팀은 지연 시간이 중요한 서비스의 성능을 보장하면서 에너지 소모량을 줄일 수 있는 고효율의 프로세서 전력 관리 기법을 개발했다고 19일 밝혔다.
데이터센터는 컴퓨터 시스템과 통신 장비, 저장 장치 등이 설치돼 있으며 빅데이터를 저장하고 유통시키는 핵심 시설로 서비스의 성능을 저하시키지 않으면서 에너지 소모량을 줄이는 것이 중요하다. 데이터센터에서 일반적으로 사용하는 리눅스 운영체제(OS)는 에너지 소모량 절감에 핵심 역할을 하는 프로세서 전력 관리 기법(DVFS·Dynamic Voltage and Frequency Scaling)을 활용할 수 있지만 지연 시간에 민감한 서비스의 성능을 보장하기는 어려운 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 연구자들은 지연 시간에 민감한 서비스를 위한 DVFS 기법을 제안했다. 하지만 단시간에 너무 많은 전압과 주파수 변경을 시도해 실제 데이터센터 서버들에 적용하기에는 한계가 있다.
이에 따라 김 교수팀은 데이터센터 서버용 프로세서에 적용 가능한 전력 관리 기법을 개발하기 위해 리눅스의 네트워크 패킷 처리 인터페이스인 NAPI(New API)를 활용했다. NAPI는 패킷 처리를 관찰함으로 네트워크 부하를 빠르게 예측할 수 있다. 김 교수팀은 NAPI 내부의 폴링 및 인터럽트 모드에서 처리된 패킷의 비율을 활용해 전압 및 주파수를 조절하도록 ‘NMAP’이라는 소프트웨어 기술을 새로 설계했다. 이를 통해 하드웨어 또는 응용 프로그램의 수정이나 추가가 필요 없고 현재 서버 환경에 바로 적용 가능하도록 했다. 김 교수는 “폴링 모드에서 처리된 패킷의 비율이 증가하면 전압과 주파수를 빠르게 증가시킨다”며 “프로세서 사용률에 기반한 전압과 주파수 상태를 반영해 지연 시간이 중요한 서비스의 성능을 보장하면서 과도한 전압 및 주파수 변경을 피하게 된다”고 설명했다. 연구팀은 데이터센터 환경에 실제 적용 가능한 전력 관리 기술을 개발하기 위한 연구에 매진하기로 했다. 이번 연구에는 강기동 박사과정생이 제1저자, 박경서·김효상 박사과정생이 공동 저자로 참여했다. 모하마드 알리안 미국 캔자스대 교수, 김남승 일리노이대 교수가 공동 연구를 했다.
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