[취재] 인텔과 함께 하는 HP CAST Korea 2012

한국HP는 지난 5월 17일, 서울 삼성동 그랜드인터컨티넨탈 호텔에서 HP-CAST Korea 2012 세미나를 개최하고, HPC(High Performance Computing) 관련 최신 정보들과 HP의 전략 등에 대해 소개했다. HP-CAST는 첨단 과학과 테크니컬 컴퓨팅 발전을 위해 HP에서 구성한 컨소시엄으로, 이번 한국 세미나에서는 전 세계적으로 빠르게 성장하는 HPC 분야에 대한 각종 정보가 공유되었다.

HP-CAST는 첨단과학과 테크니컬 컴퓨팅 발전을 위해 HP가 주도하여 구성된 국제 컨소시엄으로, 연구 기관과 기업이 함께 참가하고 있다. 2003년 설립되었으며, 1년에 2회 정도 개최하는 컨퍼런스 등을 통해 제품과 향후 계획을 서로 공유한다. 인터내셔널 HP CAST 세미나는 전 세계 HPC 관련 컨퍼런스 중 규모 측면에서 약 세 번째 정도에 위치하고 있다  HP-CAST Korea 행사는 지난 해 처음 열렸으며, 올해는 작년 대비 더 큰 규모로, 더 많은 참가자들이 등록했다.

이번 HP-CAST Korea 2012 세미나 프로그램 중 오전 세션에서는 HPC의 성능 향상과 에너지 효율에 대한 주제가 중점적으로 다루어졌다. HPC에서 페타플롭을 넘어 엑사플롭 연산 성능 시대로 가기 위해서 연산 성능당 에너지 효율의 벽은 반드시 넘어야 할 부분이며, 이를 위해 다양한 방법론들이 제시되고 있다. 이번 세미나에서는 이런 당면 과제를 해결하기 위한 다양한 관점에서의 방법이 논의되었다.

▲ 프랭크 백 HP HPC 테크놀로지 프로그램 매니저

HP HPC 테크놀로지 프로그램 매니저 프랭크 백(Frank Baetke)은 ‘Petascale, and Beyond’ 을 주제로 세션을 진행했다.  그는 먼저, 많은 사람들이 질문하는 ‘엑사스케일 시스템이 궁극적으로 모든 문제를 해결할 수 있는가’ 에 대해 간단히 ‘No’ 라고 말했는데, 이는 현재 크기의 문제를 해결하는 데는 더 강력한 시스템이 더 좋은 결과를 주지만, 그 만큼 해결해야 할 문제의 규모도 커지기 때문인데, 하나의 전체적인 환경 시뮬레이션은 엑사스케일 시스템이 가능하게 하지만, 이 때가 되면 여러 개의 시뮬레이션을 동시에 하게 될 수도 있기 때문이다.

엑사스케일 시스템을 구현하는 데 있어, 현재 아키텍처적인 접근 방법은 크게 두 가지가 꼽힌다. 첫 번째는 액셀레이터를 조합한 HPC 클러스터 구성인데, 이는 현재 고성능 시스템들이 사용하고 있는 방법이다. 액셀레이터 조합으로 인한 높은 이기종 구성의 복잡성이 있으며, 향후 확장성 측면에서도 문제가 있을 수 있지만, 높은 연산 성능을 높은 효율로, 현실적인 수준에서 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다.

두 번째로는 대용량 병렬 프로세싱 시스템이 있는데, 이는 전통적인 범용 프로세서의 대규모 구성으로 만들어진다. 액셀레이터 조합 HPC 클러스터 구성에 비해 이기종 구성의 복잡성 측면에서는 나은 면이 있지만, 성능 대비 효율성 측면에서는 다소 떨어지는 결과를 가져 온다. 그리고 이들 시스템 모두 중요한 것은 ‘사용자’로, 개발과 사용에 있어 두 아키텍처 모두 효과적인 구현을 위한 고려가 필요하다.

고효율 시스템의 모범 사례로는 ‘츠바메 2’가 꼽히는데, 이 시스템은 현재 최대 전력 사용량이 1.4MW 가량이다. 하지만 이 시스템의 확장을 가정할 때는 문제가 달라지는데, 아키텍처 적인 측면에서는 가능하지만 전력 소비량이라는 현실적인 장벽을 만나게 되기 때문이다. ‘엑사스케일 시스템’을 구현하기 위해서는 결국 근본적인 변화가 필요하게 된다는 결론이다.

현재 HPC 업계에서는 엑사플롭스 수준의 연산 능력을 갖춘 시스템이 2018년 정도에 등장할 것으로 기대하고 있으며, 전력 사용량 측면에서는 20MW 수준으로 달성하는 것을 목표로 하고 있다. 이 엑사플롭스 시스템은 메인 메모리를 최대 64PB 정도까지 장착하고, 노드 퍼포먼스는 1~10TFlops 정도까지, 노드 메모리 대역폭은 4TB/s 정도까지 가능할 것으로 보고 있다. 그리고 이 시스템에서 중요한 것은 안정성과 에러 상황에서의 복구 능력, 전력 소비가 될 것이며, 현재 수준인 1PFlops에 1MW 수준으로는 구현할 수 없다고 강조했다.

HP는 HPC 분야에 있어, 프로세서를 제외한 모든 부분에 독자적인 기술을 접목하고 있으며, 이를 통해 전력과 관련된 문제를 새로운 방법으로 해결하고자 한다고 소개했다. 성능 향상과 함께 소비전력을 줄여야 할 필요가 있으며, 메모리 기술도 기존보다 전력 효율성이 높은 것을 찾을 필요가 있다. 이외에도 노드 간의 인터커넥트 부분이나 랙, 쿨링 등의 전자, 기계적인 설계 모두에서 최적화된 기술의 접목이 필요하다.

개별 노드 레벨에서는 다양한 기능을 집적하는 멀티 코어 프로세서의 단일 구성 형태의, 간단한 구조의 노드들을 크로스바로 연결하게 되며, 이 노드 연결에서의 효율을 생각해야 한다. 그리고 이 노드들의 연결 측면에서는 내부 연결에는 옵티컬 방식의 연결보다는 CMOS 방식이 좀 더 효율적일 것으로, 외부 연결에는 옵티컬 기술을 접목하는 것을 제시했다. 네트워크 측면에서는 hop 카운트를 줄이고 낮은 레이턴시를 구현하기 위해 HyperX 네트워크가 요구될 것이라 소개했다.

시스템의 효율을 높이기 위한 튜닝 부분도 중요하다. FP 중심 애플리케이션은 최대 클럭에서 최적의 성능이 나오는 특징을 지니며, 효율과 성능이 만나는 지점을 절충하는 등이 필요하다. 또한 액셀레이터를 조합한 시스템의 경우 이를 적극적으로 활용할 수 있도록 할 필요가 있다. 프로그래밍 방법론 측면에서도 현재 방향은 MPI에 액셀레이터를 접목하는 형태로 가는 것이 가장 현실적이며, 커뮤니티 또한 이런 방향으로 움직이고 있다고 소개했다.

▲ HP ESSN APJ 하이퍼스케일 개발부 소속 톨나이 스티브

이어 HP ESSN APJ 하이퍼스케일 개발부의 톨나이 스티브(Tolnai Steve)가 ‘HPC 환경을 위한 HP 프로라이언트 솔루션’을 주제로 세션을 진행했다. 그는 HPC 의 활용이 점점 확산되고 있으며 HP도 2000년 중반부터 본격적으로 이 부분에 대한 투자를 진행하여, 몇 가지 프로젝트를 성공적으로 마무리했다고 소개했다. 대표적인 프로젝트로는 ‘문라이트’, ‘오딧세이’, ‘보이저’ 프로젝트 등이 있다.

HP는 대규모 고객사들의 주요 요구사항으로 컴퓨팅 데이터센터에서의 공간 문제를 소개했다. 대형 고객사의 경우 수천 대의 서버를 신규 구축하려 할 때 가장 현실적인 어려움이 데이터센터의 공간이라는 것이다. HP는 이를 해결하기 위한 방법으로 POD를 제시했는데, 구축까지의 기간이 짧고 공간적인 제약을 해결할 수 있는 등의 장점이 있다고 소개했다.

‘프로젝트 문샷’은 저에너지 서버 솔루션에서의 새로운 방향을 제시한다. 이 프로젝트는 SoC를 이용해 구현하는 슬롯형 서버를 통해, 수 천 개의 개별 서버가 랙에 집적이 가능하여 공간, 전력 소비, 비용 측면에서 대안을 제시한다. 하나의 카드 형태 슬롯에는 네 개의 SoC가 올라가며, 이들은 모두 독립적인 메모리와 인터페이스를 가지고 별개로 동작한다. 소비 전력은 이 슬롯 하나에 12W 정도로, 소비전력과 비용 모두를 절감할 수 있게 된다.

현재 10개 랙을 사용하는 400개의 서버를 이 프로젝트를 이용해 통합할 경우, 1600대의 서버를 랙 하나를 채 이용하지 않고도 제공할 수 있게 된다. 차세대 제품에서는 인텔의 아톰 프로세서 기반으로도 제공이 가능할 것이며, 웹과 소셜 미디어, 콘텐츠 부분에서 활발하게 이용될 수 있을 것으로 기대되고, 향후 큰 도입 움직임이 있을 것으로 기대된다고 소개되었다.

HP 프로라이언트 Gen8 서버는 ‘프로젝트 보이저’의 결과물로, 관리성 등에 초점을 맞추고 있다. HP는 새 서버 설계에서 중요하게 여긴 것으로 새로운 프로세서 이외에도 사용성과 확장성을 위한 새로운 기술의 탑재를 꼽았다. 플렉서블 LOM은 높은 통합성을 가지는 새로운 인터커넥트이며, iLO4는 HPC 환경에서의 서버 관리 측면에서 새로운 기준을 제시한다. HPC 부분에서 활용되는 프로라이언트 제품군으로는 SL6500 섀시와 SL 시리즈 모듈이 있다.

SL230에서 이전 세대와 달라진 점은 플렉서블 LOM과 iLO4로, iLO4는 시스템의 디플로이 편의성을 더 높여줄 수 있다고 소개되었다. 또한 프로세서에 PCI 익스프레스 컨트롤러가 통합됨으로써 시스템 구조가 간소화되었다고 덧붙였다. SL250은 GPU등의 액셀레이터 추가를 위한 보완된 모델이며 3개 GPU까지 확장 가능하고, GPU 슬롯을 디스크 드라이브 확장 공간으로 활용할 수 있도록 했다고 소개되었다.

하반기에 선보일 것으로 소개된 SL270은 패키징의 개선을 통해 기능을 배가한 형태로, 최대 8개 GPU의 탑재를 지원한다. 이 시스템에서 재미있는 부분은 PCI 익스프레스 레인의 공유인데, PLX 칩을 탑재해 2개 GPU가 x16 슬롯을 공유하도록 구성되어 있고, 최대 대역폭 구성이 필요할 경우 4개 GPU 정도의 구성이 추천된다. 하지만 PCI 익스프레스 3.0 규격은 현 수준의 GPU에서 여유가 있으며, 필요에 따라 선택 가능하다.

효율과 관리성 측면에서는 모듈러 PDU와 인텔리전스 기능의 탑재가 꼽혔다. 관리 측면에서 HP의 인사이트 CMU는 수 천 대 단위의 서버 관리가 가능하게 하며, 현재 활용도 뿐 아니라 시간대별 빌드를 통해 서버 활용도를 확인할 수 있다. 또한 HP는 실제 클러스터 환경 구성 전 테스트를 가능하도록 하는 ‘클러스터 테스트’ 툴을 공개한 바 있는데, 이 툴은 진단이나 테스트 툴로 활용할 수 있다. 이 외에 외부 연결 위한 인피니밴드는 현재 FDR이 적용되어 있고, 향후 로드맵을 적용할 것이라 소개했다.

액셀레이터로 사용되는 GPU에서는 현재 엔비디아가 가장 앞서 있고, 향후 인텔에서도 제공될 예정에 있다. 그리고 엔비디아의 GPU에서, 케플러 아키텍처를 사용한 GPU 액셀레이터는 크게 두 가지가 등장할 것이며 이 둘은 상호 보완적인 역할을 하게 될 것이라 소개되었다. 현재 소개된 케플러 아키텍처 기반 GPU는 단정밀도 성능에 최적화되어 있으며, 2012년 말이나 2013년 등장할 ‘케플러 2’의 경우 배정밀도 연산 성능을 보강해 좀 더 슈퍼컴퓨팅 쪽에 적합할 것이라 소개되었다.

▲ HP ESSN APJ 하이퍼스케일 개발부 소속 로버트 쉰

이어 HP ESSN APJ 하이퍼스케일 개발부의 로버트 쉰(Robert Sheen)이 HP의 저전력 데이터센터 솔루션들을 소개했다. 그는 먼저 데이터센터 관리자들의 불만으로 쿨링과 가용성, 물리적인 공간 문제 등이 있으며, 이 외에도 여러가지 어려움들이 있다고 소개했다. 그리고 이들 문제는 서버가 처리하는 일이 많아질 수록 복잡해지며, 인프라 효율을 위해서는 이런 문제들을 해결할 필요가 있다고 지적했다.

데이터센터를 구성하는 방법은 직접 데이터센터를 만드는 경우, 혹은 별도의 장소나 전문 호스팅 서비스 등을 이용하는 경우, 그리고 HP의 POD 같은, 새로운 방법을 사용하는 방법이 있다. 이 세 가지 방법에서 PUE를 따질 경우, 외부 시설을 사용하는 경우에는 PUE는 2.0에 이르고, 랙당 전력 공급 측면에서도 제약이 있을 수 있다. 하지만 POD의 경우 1.25 수준까지 개선이 가능하고, 여유 있는 전력 공급 능력으로 랙당 더 높은 밀도의 구성이 가능하다고 소개되었다.

HP POD는 ISO 컨테이너 표준을 준수하는 레귤러 컨테이너를 사용하여 일반적인 컨테이너 운송수단을 이용 가능하다. 하지만 내부는 ‘이동식 데이터센터’에 어울리게 수정한 것이 HP POD이며, 여기서 구성에 따라 쿨링에 변화가 생긴다. 또한 파워 버스와 POD 전체의 모니터링 시스템이 준비되어 있으며, 서버를 함께 구매할 경우 공장에서 완전히 구성된 상태로 운송되어 바로 사용할 수 있게 하고 있다.

HP 20c/40c는 ISO 표준의 컨테이너를 기반으로 컴팩트한 공간에서도 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 19인치 50U 랙을 사용하여 표준 규격 준수와 공간 활용도를 높였으며, 냉각은 단순한 형태로 높은 효율을 기대할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 환경제어시스템을 통해 POD의 곳곳에 대한 모니터링 결과를 확인할 수 있으며, 아주 상세한 정보를 확인할 수 있도록 설계되어 있다고 소개했다.

240a는 공냉 형태로 설계되었다는 특징이 있다. 두 개의 컨테이너와 추가 모듈, POD 위의 쿨링 모듈로 구성되며, 새로운 컨셉은 아니지만 실제로 구현해 낸 것은 처음이라고 소개했다. 두 개의 컨테이너가 백-투-백 형태로 구성되어, 메가와트 급의 리던던트가 가능한 데이터센터를 구현한다. 이 POD는 외부 공기를 직접 이용시 PUE 1.05, 외기 상황에 따라 에어컨 등을 이용할 경우 1.15~1.3 정도로 기존 데이터센터 대비 높은 효율을 보인다.

240a는 쿨링 방법에 있어 주위 상황에 따라 정책 기반의 어댑티브 쿨링과 다이내믹 쿨링이 마련되어 있다. HP는 이 POD의 최대 효율을 위해 기후 데이터를 활용하고 분석한 다음, 적절한 모델과 운영 방법에 대한 제안을 하고, 에너지 절감에 대한 수치를 제시한다. 또한 성공적인 도입을 위한 전문 기술 지원이 준비되어 있다고 소개했다.