카이스트 정명수 교수 연구팀이 개발한 도커SSD 로고.(KAIST 제공)/뉴스1

국내 연구진이 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 장치의 제조사나 장치 환경에 관계 없이 현존하는 여러 가지 프로그램들을 그대로 스토리지에 이식해 실행할 수 있는 ‘도커 SSD 기술’을 개발했다.

이 기술은 기존 스토리지 내부 데이터 처리 모델보다 두 배 빠르고 두 배 에너지 효율로 데이터 처리가 가능하다.한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀이 물리적 장치의 실행이 아닌 가상으로 데이터 처리와 운영이 되는 '도커(Docker)' 개념을 적용한 새로운 고성능·저전력 메모리(PIM) 모델 중 하나인 '도커 SSD'를 개발했다고 27일 밝혔다.

도커는 리눅스 컨테이너를 만들고 사용할 수 있도록 하는 컨테이너화 기술이다.

스마트 SSD는 여러 가지 데이터를 처리하는 프로그램들을 데이터가 실제 존재하는 스토리지 근처에서 실행할 수 있게 함으로써 데이터 이동에 불필요한 에너지 및 전력 소모를 줄이고 고성능 결과를 얻게 한다.하지만 기존 데이터 처리 프로그램을 SSD 제조사별로 그리고 장치가 제공하는 환경별로 모두 수정하고 새로 만들어야 하는 문제로 스마트 SSD를 다양한 환경과 데이터 처리 응용 적용에 한계가 존재했다.

이에 연구팀은 사용자들에게 데이터 처리 기술 중 편의성을 제공하는 방법으로 '컨테이너'를 주목했다.

컨테이너는 응용 프로그램과 해당 프로그램 실행에 필요한 라이브러리를 모두 포함한 소프트웨어 패키지로 외부의 환경에 구애받지 않고 컨테이너 내부적으로 독립적인 실행 환경을 운용할 수 있게 해준다.

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 컨테이너 및 도커를 실행하기 위해서 기존 운영체제를 경량화하여 도커SSD 내부에 통합했다.

이어 스토리지에 내재된 저사양 프로세서를 활용해 작업을 처리할 경우 성능이 저하될 수 있다는 점을 착안, 자체 제작한 저전력 하드웨어 가속 모듈을 활용하며 네트워크 및 입출력 관련 동작을 가속함으로써 문제를 해결했다.

연구팀이 개발한 도커SSD는 가상화 운영체제 환경인 도커를 스토리지 내부에서 실행할 수 있는 특허 기술을 적용해 호스트로부터 요청받은 컨테이너 단위의 작업을 처리한다.

사용자들은 메모리, 스토리지 제조사에 영향을 받지 않고 다양한 응용 프로그램을 스토리지 내부에서 실행할 수 있다.

또 외부와 독립적인 실행 환경을 제공하는 컨테이너의 특성 덕분에 사용자들이 기존 응용 프로그램의 소스 코드를 수정할 필요조차 없어 사용 편의성을 극대화한다.

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

왼쪽부터 카이스트 전기및전자공학부 권미령 박사, 정명수 교수, 국동현 박사과정, 배한여름 박사과정이 기념촬영을 하고 있다.(KAIST 제공)/뉴스1

정명수 교수는 "불필요한 데이터 이동을 최소화하여 빠르면서 에너지 절약에 최적화된 동시에 사용자 입장에서 편리하면서도 우수한 호환성을 가진 메모리 모델을 확보했다ˮ며 "고성능·저전력 메모리 모델인 도커SSD는 빠르게 확장하고 있는 국내·외 데이터센터 운영 기업·기관에 실용화해 탄소 중립에 기여할 수 있을 것ˮ이라고 말했다.

KAIST 교원창업 회사인 파네시아와 정보통신기획평가원등의 연구 지원을 받아 진행된 이번 연구의 성과는 2024년 3월 스코틀랜드 에든버러에서 열리는 국제 고성능 컴퓨터 구조 학회에서 발표될 예정이다.


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