KAIST, 하드웨어 변경 없이 독립된 '도커 SSD' 개발

정명수 교수, 가상화 프로그램 활용 SSD 장치 독립 서버 운영

제조사와 무관하게 실행… 처리 속도 2배 향상, 전력 2배 절약

[대전=뉴시스] KAIST 정명수 교수팀에서 개발한 도커 SSD 로고(위)와 개요도. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 정보를 저장하는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-Sate Drive·SSD)가 컴퓨터 없이도 데이터 처리가 가능한 독립 서버로 운영될 수 있게 됐다.

KAIST는 전기및전자공학부 정명수 교수팀이 물리적 장치의 실행을 대신해 가상으로 데이터 처리와 운영이 가능한 고성능·저전력 메모리 (PIM) 모델의 '도커(Docker) SSD'를 개발했다고 27일 밝혔다.

스마트 SSD는 여러가지 데이터를 처리하는 프로그램들을 데이터가 실제 존재하는 스토리지 근처에서 실행시켜 데이터 이동에 필요한 에너지 및 전력 소모를 줄이고 고성능 결과를 얻게 하는 기술이다.

하지만 기존 데이터 처리 프로그램을 SSD 제조사별로, 장치가 제공하는 환경별로 수정하고 새로 만들어야 하는 문제 때문에 스마트 SSD를 다양한 환경과 데이터 처리응용에 적용하는 데는 한계가 존재했다.

이번에 KAIST 정 교수팀은 스마트 SSD의 제조사나 장치환경에 관계없이 현존하는 여러가지 프로그램들을 그대로 스토리지에 이식해 실행할 수 있는 도커 SSD를 개발했다.
 
이를 위해 정 교수팀은 사용자들에게 데이터 처리기술 중 편의성을 제공하는 방법으로 '컨테이너'를 주목했다.

정 교수는 "컨테이너는 응용 프로그램과 해당 프로그램 실행에 필요한 라이브러리를 모두 포함한 소프트웨어 패키지로, 외부의 환경에 구애받지 않고 컨테이너 내부적으로 독립적인 실행환경을 운용할 수 있게 해준다"고 설명했다.

연구팀이 개발한 도커 SSD는 가상화 운영체제 환경인 도커(Docke·.리눅스 컨테이너를 만들고 사용할 수 있도록 하는 컨테이너화 기술)를 스토리지 내부에서 실행할 수 있는 기술을 적용, 호스트로부터 요청받은 컨테이너 단위의 작업을 처리한다.

이를 활용하면 사용자들은 메모리/스토리지 제조사에 영향을 받지 않고 다양한 응용 프로그램을 스토리지 내부에서 실행할 수 있다.
 
또한 외부와 독립적인 실행환경을 제공하는 컨테이너의 특성 때문에 사용자들이 기존 응용 프로그램의 소스코드를 수정할 필요가 없져 사용자 편의성이 극대화된다.

연구팀은 스토리지 프로토콜을 통해 네트워크 관련 메시지를 전송할 수 있는 새로운 인터페이스를 독자 개발해 SSD 장치에 접근키 위해 사용되는 스토리지 프로토콜과 도커 소프트웨어 동작의 기반이 되는 네트워크 관련 프로토콜이 상호 호환되지 않던 문제를 극복했다.

이와 함께 컨테이너 및 도커를 실행키 위해 기존 운영체제를 경량화해 도커 SSD 내부에 통합하고  자체 제작한 저전력 하드웨어 가속 모듈을 활용, 네트워크 및 입출력 관련 동작을 가속시켜 성능문제도 해결했다.

연구팀은 도커 SSD에 적용한 운영체제 수준 가상화의 실효성 검증을 거쳐 현재 학계에서 자주 사용되는 스토리지 기반 모델보다 데이터를 2배 빠르게 처리하면서 전력 소모는 약 2배 감소시킴을 확인했다.
 
이번 연구는 스코틀랜드 에든버러에서 2024년 3월 열릴 컴퓨터 구조분야 최우수 학술대회인 '국제 고성능 컴퓨터 구조 학회(IEEE International Symposium on High Performance Computer Architecture, HPCA)'에 발표(논문명: DockerSSD: Containerized In-Storage Processing and Hardware Acceleration for Computational SSDs)으로 발표될 예정이다.

정명수 교수는 "불필요한 데이터 이동을 최소화해 빠르면서 에너지 절약에 최적화되고 동시에 사용자 입장에서 편리하면서도 우수한 호환성을 가진 메모리 모델을 확보했다"며 "고성능·저전력 메모리 모델인 도커 SSD는 빠르게 확장하는 국내·외 데이터센터 운영 기업 및 기관에 실용화돼 탄소중립에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.


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