[리뷰] IBM System x3550 M4 랙 최적화 서버

최근 데이터센터에서의 화두는 각종 효율들이다. 이는 실제 서버를 운영하게 되는 데이터센터에서 서버의 존재와 움직임 자체가 모두 비용으로 연결되기 때문이며, 서버의 성능과 에너지 효율 뿐 아니라 운영과 관리 측면에서의 편의성과 신뢰성, 한정된 데이터센터 공간에 대한 비용 등이 모두 서버의 효율로 표현된다.

그리고 서버의 물리적 폼팩터와 성능 측면에서의 밀도를 기반으로 하는 효율을 따졌을 때, 고성능 플랫폼을 사용하는 2소켓 1U 폼팩터의 서버는 여타 폼팩터 대비 분명 한 차원 높은 위치에 있다. 1U 공간에서 최대 16코어를 얻을 수 있을 정도의, 2U 2소켓 서버 대비 두 배에 이르는 컴퓨팅 밀도 측면에서는 최고의 선택 중 하나로 꼽기에 부족함이 없다.

IBM System x3550 M4 랙 최적화 서버는 이런 컴퓨팅 성능 밀도가 중요한 환경에 적합한 1U, 2소켓의 메인스트림 급 서버다. 인텔의 새로운 프로세서인 제온 E5-2600 시리즈 프로세서와 플랫폼을 사용하는 이 시스템은, 1U 폼팩터에 제온 E5 프로세서의 듀얼 소켓 구성을 제공해 높은 컴퓨팅 성능 밀도와 훌륭한 확장성을 제공하는, 고밀도 데이터센터 환경에 적합한 구성을 가지고 있다.

■ 1U 폼팩터 공간 활용을 극대화한 구성

▲ x3550 M4 서버는 1U 폼팩터에서 최대한의 공간 효율을 추구하는 구성이 가장 돋보인다.

IBM System x3550 M4는 표준 1U 폼팩터 규격에서 나올 수 있는 최대한의 공간 효율을 추구한 시스템 공간 구성을 가지고 있다. 서버 전면의 모습에서는, 기존 관리 환경을 위한 배려와 함께 공간을 최대한 활용하는 기능성 확보의 노력을 확인할 수 있는데, 이를 단적으로 보여주는 것이 ODD 공간을 확보하면서 8개의 2.5형 드라이브 베이를 확보했다는 것이다.

x3550 M4는 ODD나 테이프 드라이브를 위한 공간을 독립적으로 할당하면서도 2.5형 드라이브 베이 8개 혹은 3.5형 드라이브 베이 3개를 제공한다. 이를 통해 일반적인 구성에서는 충분한 스토리지 규모를 확보함과 함께, 새롭게 제공되는 3.5형 드라이브 베이 구성 옵션을 통해 스토리지 구성에서의 유연성을 높이고 있다.

후면 구성에서도 전 세대 대비 기능 측면에서의 확충이 두드러진다. 전 세대 대비 개선점으로 가장 먼저 확인할 수 있는 것은 NIC 포트 수의 증가인데, x3550 M4는 기본적으로 기가비트 이더넷 포트 4개와 관리를 위한 별도의 포트를 제공하면서, 추가적으로 확장 슬롯을 사용하지 않는 형태로 10Gb 이더넷 포트를 제공한다. 이를 통해 더 유연한 네트워크 구성과, 효율적인 확장성 확보가 가능하다.

▲ 10Gb 이더넷은 메자닌 슬롯으로 확장이 가능하다.

▲ RAID 컨트롤러는 내부의 PCI 익스프레스 슬롯을 활용한다.

이전 세대나 여타 1U 폼팩터의 서버들과 비교했을 때 x3550 M4는 내부 공간 활용에서 독특한 면모를 가지고 있다. 특히 확장 슬롯의 확보 측면에서 돋보이는 효율을 발견할 수 있는데, 시스템의 운용에 있어 필수적이거나, 많은 활용이 기대되는 옵션을 외부 슬롯이 아닌 내부 슬롯 형태로 구성해, 이들 옵션과 함께 외부 슬롯을 모두 사용할 수 있도록 했다.

x3550 M4는 외부에서 두 개의 PCI 익스프레스 슬롯을 활용할 수 있으며, 일반적인 경우 RAID 컨트롤러나 10Gb 이더넷 컨트롤러가 이 외부 슬롯을 사용하지 않도록 구성되어 있다. RAID 컨트롤러는 ServeRAID M5110까지도 내부의 PCI 익스프레스 슬롯에서 활용할 수 있도록 되어 있어, 시스템 내부 스토리지 구성에서 특별한 경우를 제외하고는 외부 슬롯을 사용할 필요가 없다.

네트워크 옵션에서도, 10Gb 이더넷 2포트까지는 이를 활용하기 위해 외부 슬롯을 이용할 필요가 없다. 내부의 메자닌 슬롯을 통해, 도터보드 형태로 Qlogic, Emulex 의 10Gb 이더넷 모듈을 장착해 이용할 수 있기 때문이다. 이를 통해 1U 서버가 가진 물리적 확장성의 한계를 다소 완화하고, 시스템 구성의 유연성을 극대화하고 있다.

▲ 제온 E5-2600 시리즈 프로세서 기반의 플랫폼을 이용한다.

x3550 M4는 인텔 제온 E5-2600 시리즈 프로세서를 기반으로 하는 플랫폼을 사용하며, 최대 8코어, 2.9GHz, TDP 135W 급 프로세서의 듀얼 소켓 구성을 지원한다. 이는 이전 세대 제온 5600 시리즈를 사용하던 시스템 대비 최대 80% 이상의 성능 향상과 OLTP 데이터베이스 성능 50% 향상을 기대할 수 있으며, AVX를 통해 이전 세대 대비 두 배의 부동소수점 연산 성능을 제공한다.

제온 E5-2600 시리즈 프로세서는 쿼드 채널 메모리 컨트롤러를 내장하고 있으며, 프로세서 당 최대 12개의 메모리 소켓을 활용할 수 있다. x3550 M4는 이를 최대한 활용하여, 프로세서 소켓 당 12개의 메모리 소켓을 제공하며, 768GB까지의 메모리를 장착할 수 있다. 또한 최대 DDR3-1600 메모리를 지원 가능하고, 풀 뱅크 구성에서도 DDR3-1333 동작 속도를 이용할 수 있도록 해 전반적인 메모리의 확장성과 성능 모두가 개선되었다.

플랫폼이 바뀌면서 I/O 부분에서의 특성도 다소 달라졌다. 제온 E5-2600 시리즈에는 PCI 익스프레스 컨트롤러까지 내장되었으며, 모든 데이터가 프로세서를 거쳐 가게 되면서 늘어난 대역폭 사용을 지원하기 위해, QPI 링크도 최대 8.0GT/s 듀얼 링크 구성으로 대폭 보강되었다. 이런 변화를 통해 PCI 익스프레스 장비로의 접근 레이턴시나 성능 등이 개선되었으며, 이는 10Gb 이더넷의 활용이나 SSD등의 고성능 스토리지 활용에서 더 효율적인 환경을 제시한다.

▲ 쿨링은 최대 6개 팬을 이용하는 패시브 타입이 기본이다.

▲ N+N 형태로 쿨링에 최적화된 시스템 요소 배치를 보인다.

쿨링은 최대 6개의 팬을 이용한 패시브 쿨링 형태를 가지고 있으며, 주변 환경에 맞게 최적의 효율을 낼 수 있도록 자동적으로 팬의 속도가 조절된다. 냉각 효율을 높이기 위해, 외부에서 유입된 공기가 시스템의 주요 열원인 프로세서와 메모리에 가장 먼저 도달할 수 있도록 하는 구조를 가지고 있어 더 적은 에너지를 가지고도 시스템을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하고 있다.

x3550 M4의 프로세서와 메모리, 냉각 팬의 배치는 프로세서를 중심으로 대칭 구성되는 두 개의 영역을 N+N 형태로 냉각할 수 있도록 구성되어 있다. 이는 운영 중 팬 한 개 정도가 고장나더라도 시스템의 운영에 영향을 주지 않고, 계획된 일정에 유지보수가 가능한 수준의 예상 가능한 운영 환경을 제공할 수 있다. 또한 팬이 이상이 생긴 경우에는 시스템 외부에서의 Lightpath 기능이나 원격 시스템 모니터링 툴을 통해 파악할 수 있다.

x3550 M4에는 550W, 750W, 900W 세 종류의 리던던트 방식 파워 서플라이가 사용된다. 핫 스왑이 지원되는 리던던트 방식 파워 서플라이의 활용을 통해, 파워 서플라이 하나가 이상이 생긴 경우에도 시스템의 정상적인 운영이 가능하도록 하고 있다. 또한 이들 파워 서플라이는 모두 94% 이상의 효율을 가지는 ‘80Plus Platinum’ 인증을 획득했으며, 20% 로드나 100% 로드시에도 최소한 90% 이상의 높은 효율을 자랑하는 점도 특징이다.

■ 대규모 데이터센터에 적합한 높은 관리성

수백 대 이상의 서버가 밀집한 데이터센터 환경에서 서버를 운영하는 데 있어, 서버의 라이프사이클 전체에서 가장 많은 비용이 투입되는 부분은 운영과 관리 부분이다. 덕분에 인프라의 확장을 위해 서버를 고민함에 있어 중요한 기준으로 도입 비용이 아니라, 예상된 기간 동안 서버를 운영하는 데 들어가는 총소유비용의 개념이 강조되고 있다.

특히 x3550 M4 처럼 고성능, 고밀도를 특징으로 하는 시스템의 경우 이 관리성 측면에서 더 민감해진다. 같은 공간에 더 많은 시스템이 집적된다는 것은, 관리자가 유지보수를 진행해야 할 시스템 수가 더 많아진다는 것이기 때문이다. 이 경우 서버의 관리성은 전반적인 인프라의 관리 효율에도 영향을 주고, 개별 서버의 총소유비용 이상으로 인프라의 총소유비용 측면이 민감해지게 된다.

System x3550 M4는 하드웨어 레벨부터 인프라 레벨에 이르기까지 기존 IBM 서버 제품군들이 가지고 있는 검증된 관리 툴들이 적용되며, 이를 통해 다수의 이종 시스템으로 구성되는 인프라 환경을 최대한 단일화, 단순화된 형태로 다룰 수 있도록 하고 있다. 그리고 이런 서버와 인프라 관리의 최적화를 통해 운영과 관리 비용을 절감함으로써, 전체적인 인프라의 소유 비용까지도 최적화할 수 있도록 한다.

▲ FoD를 통해 일부 기능 업그레이드는 손 안대고도 해결 가능.

X3550 M4의 섀시는 기본적인 관리에 있어 별도의 툴이 필요없도록 배려되어 있다. 시스템 전면의 핫스왑 베이나 후면의 리던던트 파워 서플라이 등은 물론이고, 내부의 확장 슬롯을 위한 라이저 카드의 탈착이나 쿨링 팬의 탈착 등에서 별다른 도구 없이 쉽게 탈착이 가능하도록 만들어져 있다. 또한 쿨링 팬은 기본적으로 팬과 섀시 차원에서의 리던던트 구조를 통해, 팬 한 개 정도에 이상이 생기더라도 예정된 유지 보수 스케줄까지 이상없이 시스템을 운영할 수 있게 하고 있다.

또한. RAID 컨트롤러와 IMM에 적용되는 FoD(Feature on Demends) 기능을 통해, 필요에 따라 인증 키를 이용해 소프트웨어 적으로 기능을 활성화시켜 즉각적으로 활용할 수 있다. 이 기능을 통해 추가 활성화 가능한 기능은 RAID 컨트롤러에의 추가 RAID 레벨 5/50 지원, IMM2에서 원격, 모바일 지원 등의 추가 기능들이 있으며, 하드웨어 수준의 조작 없이 원격으로도 서버의 기능, 성능의 업그레이드가 가능하다.

이 FoD 기능을 통해 얻을 수 있는 가치로는 초기 도입 비용의 최적화와 향후 업그레이드시의 중복 지출 최소화, 그리고 업그레이드 시의 시간과 노력의 절감이 있다. 기능 업그레이드 시 24시간 이내에 관련 코드를 받아 기능을 활성화할 수 있으며, 이는 이전 세대에서 추가 파트 구매시 물리적 파트를 받기 위해 몇 일이 필요하던 데 비해 더 빠른 처리가 가능하다. 또한 향후 사용할 기능에 대해 도입 시기부터 고민하고, 지출하지 않아도 된다.

▲ 비프음 대신 시스템의 에러 코드를 출력하는 LPD.

UEFI와 IMM2의 적용은 데이터센터 등 대규모 인프라 환경에서 관리자에게 더 강력한 관리성을 제공하며, 최근의 IT 환경에 더 적합한 시스템 운영 환경을 제시한다. UEFI의 적용은 기존 BIOS 대비 더 사용자 친화적인 인터페이스와 함께 시스템의 진단과 복구를 위한 추가적인 도구를 펌웨어 차원에서 탑재할 수 있도록 했으며, 기존의 BIOS와의 호환성도 보장되고, 원격 관리성도 강화되었다.

UEFI의 적용과 함께 기존 시스템에서의 주요 에러 표시 수단이었던 ‘비프 코드’는 좀 더 이해하기 쉬운 수단인 LPD(Light-path Diagnostics)로 대체되었다. 또한 UEFI의 적용을 통해, 기존 BIOS가 가지던 시스템 자원 할당 한계가 크게 개선되어, 어댑터 카드 수에 따른 리소스 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 되었다. 이외에도 고급 설정 유틸리티를 통해 관리자가 스크립트를 통해 원격에서 UEFI 설정을 바꿀 수 있도록 해, 다수의 시스템들을 관리하는 데 드는 수고를 줄였다.

원격 관리를 위한 IMM(Integrated Management Module)도 2세대로 바뀌었다. IMM2에서는 IMM과 UEFI가 분리되어 부팅되며, '패스트 부트' 모드를 통해 전원 인가 신호 후 11초 안에 첫 번째 비디오를 받을 수 있도록, 그리고 80초 안에 웹 인터페이스 접근이 가능하도록 하고 있다. 또한 로열티 업그레이드를 통해 원격 관리나 모바일 인터페이스 등의 관리 기능 업그레이드를 제공한다. 이 외에도 CRTM, TPM 등 보안 부분이 더욱 강화되었다.

▲ 인프라 단위의 통합 관리 방법론까지 제시한다.

인프라 수준에서 단일 시스템을 편리하게 관리하기 위한 도구로는 IBM 툴센터(IBM ToolCenter)가 있다. 이 툴은 다수의 시스템들에 대한 설치와 업데이트, 설정, 진단 등을 수행하는 데 있어 반복 작업을 줄이고 관리 효율을 높여 주는 강력한 통합 툴로, 일관적이고 간편한 인터페이스와 함께 필요한 도구를 쉽게 찾고 사용할 수 있도록 한 배려가 특징이다.

에너지 관리 측면에서는 전력 관리 도구인 AEM(Active Energy Manager)을 활용할 수 있다. 이 툴은 랙에 장착된 서버에 대해 랙 전체, 도메인 별, 서버 별 전력 모니터링 기능을 제공하며, 이를 바탕으로 서버에 대한 적절한 전력 할당을 결정하고 추가 전력 공급 없이도 더 많은 서버를 이용할 수 있게 하여, 인프라의 밀도를 최적화한다. 또한 전력 데이터와 서버에 유입, 배기되는 온도 측정 등이 가능하며, 하드웨어 기반으로 시스템에 주는 부하가 없다.

IBM 시스템 디렉터(Systems Director)는 서버 수준을 넘어서는, 인프라 전반의 통합 관리 환경을 제시한다. 이 툴은 IBM의 Power 계열 시스템이나 System z 등 비x86 계열 시스템, IBM의 스토리지 요소들 뿐 아니라 비 IBM 브랜드의 x86 시스템 등 기업 IT 환경이 가지고 있는 대부분의 인프라 요소들을 모두 통합해 관리할 수 있도록 하며, 물리적 자원 뿐 아니라 가상화 자원까지도 통합 관리할 수 있도록 하는 방법을 제시한다.

■ 새로운 플랫폼의 역량을 최대한 끌어내는 시스템

▲ 테스트 시스템 구성

IBM System x3550 M4는 제온 E5-2600 시리즈 프로세서를 기반으로 해, 이전 세대 대비 최대 80% 정도까지 개선된 성능을 같은 폼팩터에서 제공할 수 있다. 코어 수가 더 많아졌음에도 동작 속도도 더 올라갔으며, 이런 높은 성능을 이전 세대와 비슷한 수준이거나 더 적은 전력 소비량으로 제공 가능해, 성능 밀도를 중요시하는 데이터센터 등에서 높은 효율을 기대할 수 있다.

테스트 시스템은 이 플랫폼과 시스템이 제공할 수 있는 기본 역량을 확인할 수 있도록 구성되었다. 8코어 16 쓰레드를 제공하는 제온 E5-2680 프로세서의 단일 소켓 구성과 4GB DDR3-1333 메모리의 듀얼 채널 구성은 실제 이 서버의 출고시에 많이 선택되는 조합 중 하나다. 스토리지는 시스템 내장 슬롯에 이용할 수 있는 IBM ServeRAID M5110과 10,000rpm 146GB SAS 디스크 4개의 RAID 5 구성이다.

운영 체제는 레드햇 엔터프라이즈 리눅스 6.3(Redhat Enterprise Linux 6.3)을 이용했으며, 소프트웨어 리포지터리는 RHEL 공식 리스트만을 활용했고, 테스트 당시의 패치들을 모두 적용한 상태로 테스트를 진행했다. 테스트 구성은 프로세서와 플랫폼을 포함한 테스트 시스템이 가지고 있는 성능적 측면을 확인할 수 있으며, 여기에 1U 폼팩터라는 특성을 고려하면 이 시스템의 실질적 가치를 가늠할 수 있을 것이다.

▲ MD-Gromacs 테스트 결과, 단위 GFlops, 높을수록 좋다.

▲ Stream 테스트 결과, 단위 MB/s, 높을수록 좋다.

프로세서의 성능을 확인할 수 있는 MD-Gromacs 결과에서는 이전 세대 대비 프로세서의 차이로 인한 분명한 성능 차이를 확인할 수 있다. 이전 세대 대비 더 많아진 코어 수 등을 통해 강화된 성능은, 이전 세대인 제온 5600 시리즈 쿼드 코어 프로세서의 듀얼 소켓 구성이 제공하는 수준의 성능을 단일 소켓 구성으로도 거의 따라잡을 수 있을 정도다. 또한 같은 플랫폼의 2U 시스템과의 비교에서도, 폼팩터의 차이로 인한 성능이나 구성의 제약도 크게 찾아볼 수 없다.

특히 이런 성능을 1U 서버에서 얻을 수 있다는 점은 성능 밀도를 중시하는 데이터센터 등에 더 매력적인 부분이다. 이 시스템에 듀얼 프로세서 구성을 완비했을 경우 얻을 수 있는 성능은 이전 세대의 4U, 4소켓 시스템과도 견줄 수 있으며, 도입과 운영 비용, 밀도 등을 생각했을 때 이 시스템은 여러 모로 매력적인 선택을 제시한다.

이전 세대 대비 개선된 메모리 컨트롤러는 성능과 확장성 모두에서 전 세대 대비 분명한 장점을 제시한다. 이전 세대 대비 더 많은 메모리 소켓과 더 고용량의 메모리를 지원해 늘어난 소켓 수 이상의 메모리 확장성을 제시하고 있으며, 성능 측면에서도 같은 구성에서 더 고속의 메모리 동작 속도를 지원한다. 실제 듀얼 채널 구성된 테스트 시스템의 메모리 성능도, 이전 세대의 듀얼 채널 구성 성능 대비 다소 향상된 모습을 확인할 수 있을 정도다.

▲ TIObench 테스트 결과, 단위 MB/s, 높을수록 좋다.

▲ Postmark 테스트 결과, 단위 TPS, 높을수록 좋다.

다수의 디스크 IO를 동시에 요청, 스토리지의 반응을 알아볼 수 있는 TIObench에서 테스트 시스템에서의 스토리지 구성은 어느 정도 예상 가능한 결과를 보여 준다. 캐싱이 적용되는 상태에서는 4쓰레드 읽기에서 시스템의 메모리 대역폭과 유사한 성능이 나오며, 캐싱이 적용되지 않는 상태에서는 꽤나 32쓰레드의 요청에서도 100MB/s 이상의 대역폭을 제공하는 것을 확인할 수 있다.

쓰기 성능에서는 4쓰레드부터 32쓰레드까지 60MB/s 정도로 비교적 안정적인 모습을 보임을 확인할 수 있는데, 테스트에 사용된 스토리지의 구성이 RAID 5임을 고려할 때 오버헤드 등을 고려하면 예상 가능한 수준에서 안정적인 성능을 보이고 있다고 생각해도 될 것이다. 재미있는 결과로는 32쓰레드에서의 무작위 읽기 결과가 있는데, 캐싱 없이도 비교적 높은 결과를 보이는 것은 RAID 구성에서의 이득이라고 볼 수 있을 것이다.

실제 DB 애플리케이션 시나리오를 기반으로 하는 Postmark의 결과는 5000 TPS를 기록했다. 이는 이전 플랫폼 기반 시스템 대비 상당한 수준의 향상이며, 동 세대의 플랫폼과의 비교에서는 RAID 구성을 통한 성능 차이를 확인할 수 있다. 그리고 스토리지의 성능과 규모 측면에서, x3550 M4는 대부분의 상황에서 크게 아쉬움이 없을 정도의 훌륭한 확장성과 성능을 제공하고 있다고 볼 수 있다.

▲ Computational Benchmark Series, 단위 MFlops, 높을수록 좋다.

▲ Timed Benchmark Series, 단위 MFlops, 낮을수록 좋다.

▲ Minion, 단위 sec, 낮을수록 좋다.

분석이나 정렬, 검색 알고리즘 등을 활용하는, 컴퓨팅 능력을 확인할 수 있는 테스트들의 결과에서도 x3550 M4는 전반적으로 전 세대 대비 분명한 성능 향상을 보여 주고 있음을 확인할 수 있다. 물론 워크로드의 특성에 따라 성능 향상 폭은 다소 차이가 있지만, 각종 연산을 위한 대규모 클러스터링 환경에서 이 시스템은 작은 폼팩터와 함께 높은 성능과 효율을 기대할 수 있다.

x3550 M4는 훌륭한 프로세서와 스토리지 구성을 활용하는 범용 서버로서의 활용도 좋지만, 프로세서와 플랫폼이 제공하는 강력한 연산 능력과 서버 구성 밀도를 중요시하는 데이터센터나 서버 팜 등에서 대단히 효과적인 활용을 기대할 수 있다. 그리고 이런 부분에서의 활용에서, 이 시스템이 제공하는 10Gb 이더넷 옵션 등은 시스템과 인프라의 활용을 극대화할 수 있도록 하는 요소로 작용한다.

■ 높은 효율의 고성능 고밀도 인프라를 위한 좋은 선택

IBM System x3550 M4는 공간 효율이 높은 1U 폼팩터에 메인스트림 급 고성능 2소켓 플랫폼을 조합한, 높은 성능 밀도가 돋보이는 시스템이다. 또한 이 시스템은 독특한 섀시 설계를 통해, 기능적으로도 이전 세대의 2U 서버가 아쉽지 않을 정도의 기능성과 확장성을 1U 섀시에 최대한 담아 낸 독특함도 함께 가지고 있다.

물론 이 시스템이 가지는 1U 폼팩터라는 협소한 공간이 주는 물리적 한계 덕분에 2U 시스템과 비교했을 때 스토리지 규모나 GPU 등 확장 카드 이용 가능 여부 등의 부분에서는 다소의 제약이 따를 수 있다. 하지만 프로세서와 플랫폼의 성능을 중심으로 하는 활용에서, x3550 M4는 메인스트림 급 2U 서버와 비교해 동등한 수준의 성능을 더 작은 폼팩터에서도 기대할 수 있게 한다.

x3550 M4가 가장 잘 어울릴 곳은 데이터센터 등 성능과 공간 효율 등이 모두 필요한 용도를 꼽을 수 있을 것이다. 공간이 비용으로 연결되는 데이터센터 등에서 이 시스템이 가지는 작은 폼팩터의 장점과 기능성들은 더 효율적인 인프라 구성을 가능하게 한다. 전반적으로 통합과 다운사이징 등의 최적화가 진행되는 데이터센터 환경에서, x3550 M4는 이 최적화의 효율을 한 차원 높여 줄 좋은 선택이 될 것이다.

▲ IBM System x3550 M4 랙 최적화 서버 제품 제원