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정명수 교수, 테라바이트(TB) 메모리 시대 열어
*비휘발성 메모리(이하 NVDIMM)와 *초저지연 SSD(반도체 저장장치)가 하나의 메모리로 통합돼, 소수의 글로벌 기업만이 주도하고 있는 미래 *영구 메모리(Persistent Memory)보다 성능과 용량이 대폭 향상된 메모리 기술이 우리 연구진에 의해 개발됐다.
☞ 비휘발성 메모리(NVDIMM; Non-Volatile DIMM): 기존 D램(DRAM)에 플래시 메모리와 슈퍼 커패시터를 추가해 정전 때에도 데이터를 유지할 수 있는 메모리.
☞ 초저지연 SSD(Ultra Low Latency SSD): 기존 SSD를 개선해, 매우 낮은 지연시간을 갖는 SSD.
☞ 영구 메모리(Persistent Memory): 데이터의 보존성을 가지는 메모리.
우리 대학 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀(컴퓨터 아키텍처 및 운영체제 연구실)이 비휘발성 메모리와 초저지연 SSD를 하나의 메모리 공간으로 통합하는 메모리-오버-스토리지(Memory-over-Storage, 이하 MoS) 기술 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.
정 교수팀이 새롭게 개발한 이 기술은 기존 스토리지 기술을 재사용하는 데 인텔 옵테인 대비, 메모리 슬롯당 4배 이상인 테라바이트(TB=1,024GB) 수준의 저장 용량을 제공하면서도 휘발성 메모리(D램)과 유사한 사용자 수준의 데이터 처리 속도를 낼 수 있다.
기존 NVDIMM은 운영체제의 도움 없이 CPU가 직접 비휘발성 메모리에 접근할 수 있다는 장점이 있다. 반면 NVDIMM은 D램을 그대로 활용하고 배터리 크기를 무한히 키울 수 없기 때문에 대용량 데이터를 처리할 수 없다는 게 문제다. 이를 해결하기 위한 대안으로는 인텔의 옵테인 메모리 (Intel Optane DC PMM)와 메모리 드라이브 기술(Intel Memory Drive Technology) 등이 있다. 그러나 이러한 기술들은 비휘발성 메모리에 접근할 때마다 운영체제의 도움이 필요해 NVDIMM에 비해 50% 수준으로 읽기/쓰기 속도가 떨어진다.
정 교수팀이 제안한 MoS 기술은 초저지연 SSD를 주 메모리로 활용하고, NVDIMM을 *캐시메모리로 활용한다. 이 결과, SSD 대용량의 저장 공간을 사용자에게 메모리로 사용하게 해줌과 동시에 NVDIMM 단독 사용 시와 유사한 성능을 얻게 함으로써 미래 영구 메모리 기술들이 가지는 한계점을 전면 개선했다.
☞ 캐시: 자주 사용되는 데이터에 빨리 접근할 수 있도록 느린 메모리에 저장된 데이터를 빠른 메모리에 복사해 두는 기법.
MoS 기술은 메인보드나 CPU 내부에 있는 *메모리 컨트롤러 허브(이하 MCH)에 적용돼 사용자의 모든 메모리 요청을 처리한다. 사용자 요청은 일반적으로 NVDIMM 캐시 메모리에서 처리되지만 NVDIMM에 저장되지 않은 데이터의 경우 초저지연 SSD에서 데이터를 읽어와야 한다. 기존 기술들은 운영체제가 이러한 SSD 읽기를 처리하는 반면, 개발된 MoS 기술은 MCH 내부에서 하드웨어가 SSD 입출력을 직접 처리함으로써 초저지연 SSD에 접근 시 발생하는 운영체제(OS)의 입출력 오버헤드(추가로 요구되는 시간)를 완화하는 한편 SSD의 큰 용량을 일반 메모리처럼 사용할 수 있게 해준다.
☞ 메모리 컨트롤러 허브: 일반적으로 노스 브릿지(North Bridge)로 알려져 있으며, CPU가 메모리(DRAM)나 그래픽 처리장치(GPU)와 같은 고대역폭 장치에 접근할 수 있도록 도와주는 하드웨어.
정 교수가 이번에 개발한 MoS 기술은 소프트웨어 기반 메모리 드라이브나 옵테인 영구 메모리 기술 대비 45% 절감된 에너지 소모량으로 110%의 데이터 읽기/쓰기 속도 향상을 달성했다. 결과적으로 대용량의 메모리가 필요하고 정전으로 인한 시스템 장애에 민감한 데이터 센터, 슈퍼컴퓨터 등에 사용되는 기존 메모리/미래 영구 메모리를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
정명수 교수는 "미래 영구 메모리 기술은 일부 해외 유수 기업이 주도하고 있지만, 이번 연구성과를 기반으로 국내 기술과 기존 스토리 및 메모리 기술을 통해 관련 시장에서 우위를 선점할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 의미가 있다"고 강조했다.
이번 연구는 올해 6월에 열릴 컴퓨터 구조 분야 최우수 학술대회인 '이스카(ISCA, International Symposium on Computer Architecture), 2021'에 관련 논문(논문명: Revamping Storage Class Memory With Hardware Automated Memory-Over-Storage Solution)으로 발표될 예정이다. 또 해당 연구에 대한 자세한 내용은 연구실 웹사이트(http://camelab.org)에서 확인할 수 있다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 우수신진(중견연계) 사업, KAIST 정착연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
2021.03.16
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KAIST, 국내 통신3사와 콘텐츠전달망 연동기술 시연
- CDN 연동기술로 현재보다 2배 효과적인 콘텐츠유통 시장 진입 -
- 방통위 지원 KT, LGU+, SKT 협력개발 KAIST에서 주관 -- APNOMS 2012 국제학회 CDN 연동기술 협력 시연 -
국내와 해외에서 인터넷의 홈페이지, 동영상, 음원 등 콘텐츠를 유통하는 CDN (Contents Delivery Network, 콘텐츠전달망) 서비스 인프라의 기술적, 사업적 진화가 빠르게 진행되고 있다.
우리 학교는 KT, LG유플러스, SK텔레콤 등 국내 통신3사와 CDN 연동 사업환경을 조성하기 위한 CDN 연동기술의 협력개발 성과를 25일부터 27일까지 코엑스에서 열리는 국제학회 ‘APNOMS 2012(아시아태평양 통신망운용관리심포지엄)’에서 시연한다.
CDN 연동은 통신사가 각자 보유한 CDN 서비스를 상대방에게 교차 제공함으로써 네트워크 전달 경로를 최소화하고 사용자에게 최상의 품질로 콘텐츠를 제공하는 기술이다. 최근 IETF, ITU-T 등 국제 표준 기구에서 기술 표준화를 시작했고, 국내에서는 방송통신위원회의 지원으로 CDN 연동기술이 KAIST, KT, LG유플러스, SK텔레콤, 솔루션박스, 한국전자통신연구소, 연세대학교의 협력과제로 개발되고 있다.
향후 2~3년 안에 전체 인터넷 트래픽 가운데에서 비디오 트래픽이 80%이상 점유할 것으로 예상되며, CDN 연동을 통해 폭발적으로 증가하는 비디오 트래픽의 중복 전송 문제를 효과적으로 해소하고, 불필요한 인프라 투자비의 절감과 함께 콘텐츠 유통 사업자들에게 고품질 콘텐츠 전송을 보장해주기 위해서는 사업자간 CDNi 체계가 시급하다.
현재의 CDN 체계는 인터넷콘텐츠를 유통하기 위해 CDN 사업자가 세계 각국의 인터넷 통신사업자 데이터센터에 캐시 서버를 설치하고 콘텐츠를 유통하고자 하는 인터넷사업자의 콘텐츠를 캐시에 미리 저장했다가 인터넷 사용자의 콘텐츠의 요청이 들어오면 지역적으로 가까운 캐시 서버가 해당 콘텐츠를 제공하고 있다.
이러한 유통체계로 상당히 콘텐츠 트래픽을 저감시키고 콘텐츠 제공 품질을 향상시키고 있다. 하지만 사용자는 여러 인터넷 통신사업자를 통해 접속해 있기 때문에 인터넷의 실질적 트래픽은 여전히 기하급수적으로 증가하는 추세. CDN 연동 (CDNI)은 통신사업자가 자신의 통신망을 통해 접속하는 인터넷 사용자에게 최적화된 콘텐츠를 제공하는 통신사 CDN 서비스를 구축하고 기존 CDN 사업자, 경쟁 통신사 CDN과 연동을 하여 서비스를 상호 제공함으로써 콘텐츠의 다양화, 사용자 시장의 접근성 확대, 서비스 품질의 고급화의 효과를 얻을 수 있다.
CDN연동 효과를 극대화하기 위해서 국내 통신사업자뿐만 아니라, 향후 해외 고객의 확대를 위하여 글로벌 통신사업자와의 연동 확대가 필요하다. 연동을 통한 국내 콘텐츠 해외 유통은 시장 진입 배용을 50% 이상 절감시킬 수 있을 것으로 기대한다. 이를 위해 국내 CDN 연동기술의 표준화 반영 및 글로벌 테스트 베드 구축이 필수적이다.
CDN 연동 기술은 세계적으로 주요 통신사와 장비제조사의 협력으로 국제 인터넷표준화기구인 IETF에서 2013년 말 표준 제정을 목표로 활발한 연구 개발이 진행되고 있고 국내에서는 통신 3사, ETRI, 솔루션박스, KAIST가 협력과제를 통하여 지난 7월부터 서비스 리라우팅 분야 핵심기술 제안을 포함해 활발한 표준화 활동을 시작했다.
25일부터 27일까지 진행되는 APNOMS 2012에서 KAIST-솔루션박스의 CDN시험망과, KT, LG유플러스, SK텔레콤 삼사의 CDN시험망 연동이 시연된다. 본 CDN망 연동 시연을 통해 비디오스트리밍과 콘텐츠다운로드 서비스의 속도와 품질 개선을 체험할 수 있다. 아직은 기본기능의 시연이지만 2013년은 사업자의 CDN 연동 정책이 자동으로 반영되는 완성된 IETF 표준의 통신사 CDNI 시험사업 환경을 구축하게 된다.
KAIST 인터넷협력에코시스템연구센터 이준구 교수는 "점점 어려워지고 있는 통신사업자 환경에서 경쟁구도의 통신3사가 모여 인터넷강국의 경쟁력 제고를 위한 공동의 사업 비전을 정립하고 협력 연구개발을 수행하는 것은 인터넷분야에서는 처음 있는 매우 중요한 대승적인 환경 변화이고 2014년 연구 개발의 성과로 국내외 CDN 연동 사업이 전개될 것으로 기대한다"고 말했다.
2012.09.25
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