고밀도 서버 인프라의 시작점 '인텔 누크 서버 솔루션'

컴퓨터의 성능은 하루가 다르게 높아지고 있으며, 흔히 ‘무어의 법칙’으로 불리는 컴퓨터 성능 향상의 속도는 지금까지 인류 역사를 되짚어 봐도 가장 빠른 변화에 속할 정도다.

하지만 언제나 성능에 대한 수요는 공급을 넘어서고 있으며, 다양한 서비스 수요를 만족시키면서도 공간과 비용이라는 물리적인 한계를 극복하기 위한 고밀도 고효율 컴퓨팅 인프라에 대한 고민은 최근 몇 년간 더욱 중요해지고 있다.

고효율 고밀도 서비스 인프라를 위한 고민에 대응하는 방향은 크게 두 가지가 꼽힌다. 더 많은 코어를 가진 프로세서를 다수 사용한 대형 시스템과 가상화의 조합, 혹은 블레이드 서버나 마이크로서버처럼 더욱 작은 시스템들을 더 많이 구성하는 것이 그것이다. 물론 양쪽 모두 장, 단점이 뚜렷하며, 현실적으로는 표준적인 2U~4U 시스템에 더 많은 코어를 가진 최신 프로세서를 다수 장착하는 기존 인프라의 리프레시 같은 방법론이 일반적이기도 하다.

고밀도 서버 환경을 구성하기 위한 새로운 옵션으로 제시할 수 있는 트루 네트웍스 재팬(http://www.nucserver.com)에서 공급하는 '누크 서버(NUC Server)'는 인텔의 초소형 폼팩터 기반 시스템인 NUC(Next Unit of Computing)를 사용해 고집적 인프라 구성을 제시한다. 모바일 플랫폼 기반의 저전력 프로세서를 이용하는 NUC를 표준 42U 랙시스템이나 전용 랙을 이용해 랙당 192대의 NUC를 장착하는 이 누크 서버는 기존 랙서버 대비 비용 효율적으로 다수의 고성능 코어를 에너지 효율적으로 집적할 수 있고, 높은 운영 효율과 비용 절감 효과를 제공한다.

▲ NUCserver는 인텔의 임베디드 유닛인 NUC를 서버 유닛으로 활용한다.

인텔이 제작한 NUC 모델은 약 12cm*12cm*5cm 정도의 폼팩터에 기본적인 컴퓨팅을 위한 모든 기능과 성능을 제공한다. 일반적으로 모바일 플랫폼을 위한 듀얼 코어 구성의 최신 인텔 코어 프로세서를 탑재하고 있으며 메모리는 최대 16GB까지 확장 가능하고, 스토리지는 M.2 SSD와 함께 2.5형 SATA SSD 혹은 하드 드라이브 한 개를 추가로 사용할 수 있다. 여기에 vPro 기술 탑재 모델은 엔터프라이즈 환경을 위한 강력한 원격 관리 기능을 제공하는 것도 특징이다.

누크 서버 솔루션은 이런 NUC를 데이터센터의 서버 노드로 활용하여, 랙 당 최대 192대의 NUC를 집적한 고밀도 인프라 구성을 제공한다. 이러한 컨셉은 기존의 고밀도 인프라 구성을 위한 옵션인 마이크로서버와도 비슷하지만, 기존 마이크로서버 이상의 집적도와 뛰어난 비용 효율을 제공할 수 있으며, 백업서버나 웹서버, FTP 서버나 메일 서버 등 기존 소형 서버들에서 활용되던 서비스들이나 대규모의 클러스터링 구성 등에 효과적이다.

일반적인 랙마운트 서버와 비교할 때 NUC는 작은 크기와 낮은 전력소비, 높은 관리 편의성을 기대할 수 있다. NUC에 채택되는 프로세서는 기존의 데스크톱, 서버 프로세서와 비교해 거의 비슷한 코어당 성능을 절반 정도의 소비전력으로 제공할 수 있을 정도이며, 개별 시스템의 소비 전력도 최대 25~30W 정도에 불과하다. 또한 표준 42U 랙에 최대 192대의 NUC와 필요한 네트워크 장비를 장착할 수 있어, 기존 1U 서버 대비 최대 수 배 이상의 공간 효율을 제공한다.

▲ 표준 19인치 랙 환경을 위한 ‘누크 서버 유니버설 솔루션’ 구성

▲ 표준 랙 구성보다 더 높은 밀도를 제공하는 ‘누크 서버 커스텀 솔루션’ 구성

누크 서버는 데이터센터와 vIDC 사업자를 위한 두 가지 구성 방안을 제시한다 그 중 첫 번째는 ‘누크 서버 유니버셜 솔루션’으로, 표준 19인치 42U 랙에 최대 192대의 NUC와 네트워크 장비를구성할 있도록 한다. 표준 랙 시스템에 적용 가능하도록 설계된 슬라이딩 방식의 서랍형 케이스에 8대의 NUC 키트와 원격전원제어 기능을 포함하는 통합 전원공급장치를 내장해, 이를 표준 랙에 장착해 구성하는 방식이다.

두 번째 옵션은 NUC에 최적화된 전용 랙을 이용하는 ‘누크 서버 커스텀 솔루션’이다. 여기에 이용되는 누크 서버 전용 랙의 가장 큰 특징은 0.6m 정도의 좁은 폭을 통한 공간 효율 개선이다. 표준 19인치 랙의 경우 각 랙 당 1~1.2m 의 깊이를 가지고, 랙에 서버를 설치하고 운영, 접근하기 위해 최소한 랙 깊이 만큼의 공간이 더 필요하다. 즉, 랙 한 열당 총 2~2.4m 이상의 공간이 필요하다는 계산이 나온다.

하지만 누크 서버 커스텀 솔루션의 전용 랙은 0.6m의 폭과 함께 랙과 랙 사이의 공간도 사람이 들어갈 수 있을 정도의 0.6m 정도의 공간만 있어도 NUC를 설치, 운영하는 데 문제가 없다. 이에 표준 랙 대비 공간 효율을 두 배 가량 끌어올릴 수 있다. 이 전용 랙 또한 최대 192대의 NUC를 장착할 수 있으며, 같은 면적에서라면 커스텀 솔루션을 사용함으로써 두 배 정도까지 더 많은 NUC를 설치, 운영할 수 있게 한다.

▲ 강력한 원격 관리 기능을 제공하는 플랫폼 내장 인텔 vPro 기술

▲ 통합 전원공급장치에는 네트워크 기반 전원제어장치를 내장했다.

관리성 측면에서는 개별 NUC에 내장된 vPro 기술과 함께 섀시 수준에서 네트워크 기반의 전원제어장치를 제공한다. 개별 NUC에 내장된 vPro 기술은 대규모 시스템 관리에 있어 효율적인 도구들을 제공하며, AMT 기술에 포함된 iKVM 기능을 통해 사용자가 자신의 누크 서버 IP로 직접 접속, 조작할 수 있고, 웹 기반의 관리 도구를 통해 원격에서 전원을 켜고 끌 수 있도록 지원한다. 이 기능들은 물리적으로 전원과 네트워크가 연결되어 있다면 언제든지 사용할 수 있다.

통합 전원공급장치에 내장된 네트워크 기반 전원제어장치는 사용자가 강제로 시스템 전원 인가를 제어할 수 있도록 한다. 이는 서비스 운영 중 AMT 기술을 통한 시스템 제어가 여의치 않아 물리적인 하드웨어 제어가 필요한 경우 사용할 수 있는 보험성 기능으로도 볼 수 있다. 또한 누크 서버에서는 이 원격 전원제어 기능을 사업자의 기존 웹사이트에 연동 가능한 전용 API를 제공하고 있으며, 서버별 네트워크 기반 전원제어장치 구축에 대한 비용 부담을 최소화한다.

누크 서버가 제공하는 높은 수준의 원격 관리 솔루션은 고집적된 누크 서버 인프라의 운영 부담을 크게 줄이고, 사용자들에 편의성을 제공한다. NUC에 내장된 iKVM과 서버 랙 수준에서 구성되는 통합 전원공급장치를 통한 관리는 하드웨어 고장으로 인한 부품이나 시스템 교체 이외의 문제들은 모두 원격으로 해결할 수 있는 방법을 제시하며, 이는 사업자 등에 있어서 비용 효율에 직결되는 부분이기도 하다. 게다가 운영체제 측면에서 검증된 윈도우 서버 2008 r2 또는 2012 r2나 리눅스 최신 버전을 선택할 수도 있어 OS 레벨의 유연성도 확보하였다.

▲ 표준 42U 랙에는 25W NUC 192대를 설치할 수 있고, 1U당 코어 수는 9.6개.

기존 랙 서버 기반 인프라 대비 누크 서버가 내세울 수 있는 장점은 ‘밀도’와 ‘전력 소비량’, 그리고 ‘비용’ 이다. 누크 서버는 랙 당 192대를 장착할 수 있으며, 192대의 NUC로 구성된 랙이 사용하는 전력량은 NUC 단일기기 당 소비 전력을 25W 정도로 봤을 때 약 4,800W를 조금 넘는 수준이 된다. 이는 1U 크기 표준 서버 40대로 랙을 구성했을 때 시스템 당 평균 150W, 총 6000W 가량을 소비하는 것과 비교해 20% 가량의 소비전력 절감 효과를 기대할 수 있다.

이를 인프라 수준까지 확장해 100대의 19인치 42U 표준 랙을 운영한다고 가정하면, 기존 1U 서버는 4000대 운영에 전력 소비량은 6MW가 되지만, 누크 서버 유니버셜 솔루션은 19,200대의 NUC를 동일한 공간에서 4.8MW의 전력 소비량으로 운영할 수 있다. 또한 더 작은 랙 설치 공간을 필요로 하는 누크 서버 커스텀 솔루션은 같은 공간에서 최대 32,640대의 NUC를 8.16MW의 전력 소비량으로 운영할 수 있게 되어, 상면 효율과 에너지 효율 모두를 극대화할 수 있다.

랙 당 코어 수 측면에서도 누크 서버는 높은 밀도와 비용 효율을 기대할 수 있다. 유니버셜 솔루션 기반에서 누크 서버는 랙 당 384개의 물리 코어를 탑재해, 랙 당 40U를 서버 공간으로 쓸 수 있다고 하면 1U당 9.6개의 코어를 가진 셈이 된다. 1U 1P나 2U 2P 서버에 10코어급 프로세서를 구성하면 이와 비슷한 프로세서 밀도를 기대할 수 있겠지만, 전력 소비량 측면에서는 제온 E5-2600 v3 시리즈 10코어 프로세서 단독으로 소비하는 전력량으로 NUC 시스템 5대를 구동할 수 있을 정도다.

▲ NUCserver 커스텀 솔루션에서는 1U 공간당 16.3개 코어가 집적된다.

커스텀 솔루션 기반의 누크 서버는 1U 랙에 필요한 공간에서 약 326.4대의 NUC를 집적할 수 있다. 1U 랙 공간에서 얻을 수 있는 코어 수는 652.8개에 이르고, 이는 1U 40대 구성 랙 기준 1U당 16.3개 코어를 탑재한 셈이 된다. 이런 코어 밀도 이상을 구현하려면 2U 2P 서버에서 하이엔드 라인업의 16코어 프로세서 이상을 사용하거나, 1U 2P 서버에서 8코어 프로세서 이상을 구성해야 하는데, 두 경우 모두 비용과 소비 전력 측면에서 부담이 커진다.

프로세서의 소비 전력 측면에서, NUC가 사용하는 프로세서들은 TDP 15W, SDP 10W 수준의 모바일 프로세서로, 단순히 계산하면 코어당 7.5W TDP 정도가 나온다. 하지만 제온 E5 v3 시리즈 프로세서는 비교적 고가의 저전력 모델 정도만이 이 정도의 코어당 소비 전력량에 근접하고, 일반 모델의 경우 코어당 10W 이상을 소비한다. 여기에 모바일 플랫폼 대비 소비 전력량이 큰 서버 플랫폼의 특성상, 전체 코어 수가 많아질수록 누크 서버의 저전력 특징은 더욱 두드러진다.

낮은 코어당 시스템 소비 전력은 단순한 전력 비용 절감을 통한 운영 비용 절감 이상의 의미를 가진다. 데이터센터에 공급되는 전력량에는 한계가 있으며, 랙 당 최대 소비전력량이 제한되는 경우 낮은 코어당 시스템 소비전력과 높은 에너지 효율은 더 큰 인프라 규모를 구성할 수 있게 하기 때문이다. 또한 랙 당 최대 소비전력량이 제한되는 경우 더 적은 시스템 소비전력은 또 다른 의미에서의 상면 비용 최적화를 가능하게 한다.

▲ NUC는 이제 서비스 인프라의 차세대 단위 유닛으로도 활용 가능해졌다.

이러한 높은 집적도와 에너지 효율성 등으로 트루 네트웍스 재팬(http://www.nucserver.com)가 공급하는 누크 서버 솔루션은 데이터센터 등에서 기존 엔트리급 1U 1P 서버로 제공되던 백업서버나 웹서버, FTP 서버, 이메일 서버 등의 서비스를 더 적은 공간과 비용으로 제공할 수 있게 한다. 특히 기존 엔트리급 1U 1소켓 서버 정도로 제공되던 서비스라면 누크 서버는 같은 공간과 전력량에서 수 배의 서비스 제공 능력을 기대할 수 있을 정도이며, 가상화가 구현된 인프라라면 활용 효율과 가용성은 더욱 올라갈 수 있다.

또한 이 누크 서버를 효과적으로 활용할 수 있는 분야가 있다면 분산 처리를 기본으로 하는 스케일아웃 아키텍처 기반의 렌더팜이나 분석 시스템, HPC 등을 생각할 수 있다. 노드당 성능과 효율, 공간 효율과 전력 소비량 모두를 생각해야 하는 이러한 용도에서, 누크 서버 기반의 클러스터 구성은 높은 공간 효율과 코어 집적도, 전력 효율, 구축 비용적 측면 등에서 대단히 매력적이며, NUC의 신뢰성 측면도 결함이 허용되는 분산처리 아키텍처라면 크게 문제되지 않는다.

누크 서버의 유닛당 가격은 제공되는 성능과 관리성을 고려하면 동급의 랙 타입 서버와 비교할 때 대단히 합리적이며, 작은 폼팩터와 저전력 특성으로 상면 비용과 전력 비용 등에서 일반적인 x86 서버들과 비교할 때 확연히 높은 효율을 제공한다. 또한 누크 서버가 제공하는 vPro 기반 원격 관리 기술은 누크 서버를 단순히 크기가 작은 서버나 변형된 마이크로서버 정도에 머무르지 않고, ‘차세대 컴퓨팅 유닛’이라는 그 의미 그대로 NUC를 서비스 인프라의 차세대 단위 유닛으로 다룰 수 있게 했다.