데이터 2배↑ 전력소모 2배↓ ‘스마트SSD’ 개발

정명수 KAIST 교수 연구팀

이번 연구를 수행한 KAIST 권미령(왼쪽부터) 박사, 정명수 교수, 국동현·배한여름 박사과정

KAIST(카이스트)는 정명수 전기및전자공학부 교수 연구팀이 물리적 장치의 실행이 아닌 가상으로 데이터 처리와 운영이 되는 ‘도커(Docker)’ 개념을 적용한 새로운 고성능·저전력 메모리 모델 ‘도커SSD’를 개발했다고 27일 밝혔다.

스마트 SSD는 여러가지 데이터를 처리하는 프로그램을 데이터가 실제 존재하는 스토리지 근처에서 실행할 수 있게 함으로써 데이터 이동에 불필요한 에너지·전력 소모를 줄이고 고성능 결과를 얻게 하는 기술이다. 하지만 기존 데이터 처리 프로그램을 SSD 제조사별로 그리고 장치가 제공하는 환경별로 모두 수정하고 새로 만들어야 하는 문제 때문에 다양한 환경과 데이터 처리 응용에 적용하는 것에 한계가 존재했다. 연구팀은 스마트 SSD의 제조사나 장치 환경에 관계 없이 현존하는 여러 가지 프로그램을 그대로 스토리지에 이식하여 실행할 수 있는 도커SSD를 개발했다.

연구팀이 개발한 도커SSD는 가상화 운영체제 환경인 도커(Docker)를 스토리지 내부에서 실행할 수 있는 특허 기술을 적용해 호스트로부터 요청받은 컨테이너 단위의 작업을 처리한다. 사용자는 메모리·스토리지 제조사에 영향을 받지 않고 다양한 응용 프로그램을 스토리지 내부에서 실행할 수 있다.

연구팀은 일반적으로 SSD 장치에 접근하기 위해 사용되는 스토리지 프로토콜과 도커 소프트웨어 동작의 기반이 되는 네트워크 관련 프로토콜이 서로 호환되지 않는다는 점을 극복하기 위해 스토리지 프로토콜을 통해 네트워크 관련 메시지를 전송할 수 있는 새로운 인터페이스를 독자 개발했다. 또 컨테이너와 도커를 실행하기 위해서 기존 운영체제를 경량화, 도커SSD 내부에 통합했다. 스토리지에 내재된 저사양 프로세서를 활용하여 작업을 처리할 경우 성능이 저하될 수 있다는 점을 착안해 자체 제작한 저전력 하드웨어 가속 모듈을 활용하여 네트워크·입출력 관련 동작을 가속함으로써 문제를 해결했다.

연구팀은 도커SSD에 적용한 운영체제 수준 가상화의 실효성 검증을 통해 현재 학계에서 가장 자주 사용되는 스토리지 기반 모델에 비해서도 데이터를 2배 빠르게 처리하면서 전력 소모도 약 2배 감소시킨다는 사실을 확인했다.

정명수 교수는 “불필요한 데이터 이동을 최소화해 빠르면서 에너지 절약에 최적화되고 동시에 사용자 입장에서 편리하면서도 우수한 호환성을 가진 메모리 모델을 확보했다”고 말했다. 이어 “고성능·저전력 메모리 모델인 도커SSD는 빠르게 확장하고 있는 국내외 데이터센터 운영 기업·기관에 실용화돼 탄소중립에 기여할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 구본혁 기자

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