DPU- 미래의 자원

SEAGER 2021.03.28 19:51 조회 수 : 717

모바일 사용자가 폭발적으로 증가함으로 클라우드수요가 늘어나고 이로 인한 데이터센타 수요가 폭증하게 됩니다.

CPU는 인텔과 AMD 두회사가 치열한 경쟁을 하고 있고 그사이를 비집고 들어갈 틈이 없습니다. 그사이에 고성능 데이터 처리가 아닌 데이터센터용 DPU에 집중할 필요가 있습니다. 나스용 칩은 대만 리얼텍사나 인텔 AMD사 제품이 대부분입니다. 데이터센터용 중앙처리장치는 데이터 고속저장, 고용량, 고속로딩, 데이터 안전입니다. 인텔이나 AMD사 제품처럼 수십개의 코어에 수백와트의 전력소모를 내는 고성능 제품이 아니라 저전력 저발열 친환경제품입니다.

DPU는 어떤 제품인가? 데이터센터환경에 맞게 설계해야합니다. 데이터 전송, 데이터 압축, 암호화, 데이터분산저장(RAID), 여기에 가장 중요한것은 소프트웨어, 소프트웨어를 알아야 최적화된 하드웨어를 설계할수 있습니다. 압축 압축해제, 암호화, 분산저장제어장치(Raid 컨트롤러) 등 여러개의 기능을 하나의 칩으로 통합 설계해야 합니다. 이는 추세이고 생산단가를 내릴수 있고 전체시스템 공간을을 줄일수 있습니다. (분산되면 쉬울수 있으나 비용이 늘어납니다.)

압축프로세서가 필요한것은 점점 늘어나는 데이터량 때문입니다. 압축하지 않으면 데이터서버 공간압박이 심해지기 때문입니다. 소프트웨어방식으로 압축& 압축해제 한다면 시스템이 느려지고 발열이 심해지고 전력소모가 늘어납니다. 즉 효율이 떨어집니다. 하드웨어를 압축에 특화된 명령어셋을 넣고 설계한다면 전성비가 높아질것입니가. 압축으로 데이터저장공간 압박을 확실히 줄일수 있습니다. 동영상 같은 상용데이터가 접속량이 많아지면 신속한 서비스가 힘들어질수 있기때문에 지연현상이 없는 서비스를 하려면 보조로 고성능CPU와 램캐시를 추가할 필요가 있습니다. 추후에 하드웨어 성능이 향상이 되면 보조 CPU가 없어도 실시간 동영상 서비스를 할수 있습니다.

동영상 서비스는 업로드가 많고 실시간 방송하는 특성상 데이터 양이 기하급적으로 늘어납니다. 데이터를 압축할수 있다면 엄청난 비용을 절감할수 있습니다. 그만큼 압축 압축해제 성능이 좋아야 합니다. (조횟수가 많은 부분은 SSD나 RAM캐시로 데이터 지연속도를 줄일수 있습니다.)

수많은 디스크를 하나로 묶어야 하는데 소프트웨어방식 보다는 하드웨어방식으로 묶는게 훨씬 안정적이고 효율적으로 작동할수 있습니다. 아직은 RAID컨트롤러 성능이 낮아서 여러개칩을 사용하고 있습니다. 초기에는 RAID 제어장치칩을 여러개 사용하고 RAID 컨트롤러 성능이 대거향상이 된다면 단일칩 내부에 집적하여 읽기 쓰기 성능을 향상시킬수 있습니다. HDD는 물리적으로 작동하는 방식 특성상 SSD보다 느릴수밖에 없습니다. 여러개의 HDD를 하나로 묶는다면 읽기 쓰기 속도가 비약적으로 빨라집니다. 랜덤읽기 쓰기 속도는 올라가지 않아도 컨트롤러가 각 HDD에 주는 데이터 처리량을 분산하고 저전력 RAM으로 완충공간을 만들어주면 충분한 성능을 낼수 있을것입니다.

국내기업에는 PC나 SERVER용 CPU나 칩을 생산하는 경험이 없습니다. 삼성이 엑시노스에 모바일폰을 생산하기는 하나 저장장치가 보드에 내장되고 PC처럼 여러개의 하드를 연결하거나 여러개의 하드를 하나로 묶는 작업을 한적이 없습니다. 엑시노스는 자체 성능만으로도 충분히 데이터센터용 칩을 생산할수 있지만 데이터센터는 단순 연산만 하는것이 아니라 모든것을 지우고 새로 설계해야 하죠. IPTIME사는 공유기와 NAS 제품을 생산하고는 있지만 칩은 대만회사에서 주문하고 중국에서 조립하는 방식입니다. 자체 기술을 보요하고 있다고 하기는 힘듭니다. LG, SAMSUNG, SK 등 국내기업이 능력있는 기업들이 많습니다. 그러나 아직 경험이 부족하고 능력이 부족합니다. 그리고 해외기업의 눈치를 볼수밖에 없습니다. DPU를 설계 생산하기 위해서는 완전히 새로운 회사를 설립하고 투자를 받아서 성장하는 방법밖에 없습니다.

안랩이나 한컴은 소프트웨어 설계하는 회사입니다. 여기에는 충분한 인재들이 모여있습니다. 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 엄청난 시너지를 낼수 있죠. 데이터 포맷방식도 EXT4가 아닌 EXT5 EXT6 같은 전혀 다른 시스템과 호환되지 않게 만들어 하드웨어를 탈취해도 하드웨어 데이터 모든것을 사용할수 없게 만드는것입니다. 안정성과 보안성을 높일수가 있습니다. 인증방식도 생체인식과 비밀번호 생성기같은 하드웨어 로그인 방식을 사용해서 해커들의 접근을 원천 차단할수 있습니다.

RAID 제어장치일경우 SK 하이닉스를 볼 필요가 있습니다. Gold P31 M.2 NVMe SSD는 낸드 제어장치 모두 SK에서 생산하고 있습니다. SSD낸드는 자체 읽기 쓰기 속도가 엄청 느립니다. 컨트롤러가 있기때문에 수십개의 칩에 순차적으로 쓰기방식을 취하기 때문에 속도가 배로 올라가는것입니다. NVMe SSD의 속도가 SATA SSD보다 빠른것은 SATA III의 한계도 있지만 분산방식이 NVMe보다 훨씬 적기때문입니다. 현재 삼성 NVMe SSD의 경우 최대 7000MB/s 읽기속도를 내고 있습니다. 낸드의 속도가 빠른것이 아니라 제어장치의 분산작업 시스템 능력때문입니다. NVMe 컨트롤러를 생산할수 있다면 당연히 고성능의 RAID 제어장치를 설계할수 있습니다. 10개 20개의 HDD를 하나로 묶는다면 그 속도는 엄청날것입니다. 하드 20개를 하나로 묶는다면[HDD속도 260MB/s * 20] 이론상 360TB 용량에 5000MB/s의 읽기 쓰기 속도를 냅니다. 아직 PCI GEN4 제품을 내놓지 않으니 하드 10개 묶을 능력은 될것입니다.