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“인류의 내일을 밝혀줄 클러스터 컴퓨팅의 미래”
2007년 11월 26일 00:00:00
최근 일반적인 HPC 분야에 대해 이야기할 때 대부분 클러스터 시스템을 화두로 삼는다. HPC 분야에서 확고한 위치를 점위한 고성능 컴퓨팅 클러스터는 생명공학, 항공 우주 산업, 지구 및 대기 연구, 제품 설계와 생산, 국방 산업 및 에너지 탐사 분석 분야에서 실용적인 컴퓨팅 솔루션으로 대표되고 있다.
2002년 이후 IT 수요가 일부 감소함에도 불구하고 HPC 시장은 높은 성장을 기록하고 있다. 하드웨어와 연관된 비용은 줄어들고 있으나 소프트웨어 비용은 상대적으로 늘어나고 있는 상황에서 일반 컴퓨팅의 경제성을 고려할 때 클러스터 컴퓨팅은 낮은 초기 도입 비용으로 매력적이기 때문이다.

HPC 업계 동향
최근까지 과학 계산에 있어 독점적인 영역을 차지하고 있었던 RISC CPU들은 2002년까지 과학 계산 서버 시장에 80% 이상 차지하고 있었으나 64-비트 프로세서들이 빠르게 이 영역을 잠식하고 있고 IDC 분석에 의하면 64비트 인텔 제온 및 인텔 아이테니엄 프로세서와 AMD 옵테론 프로세서들이 많은 RISC 프로세서 시장을 잠식할 것이라 예측하고 있는 것이다. 그러면 증가하고 있는 HPC의 시장의 니즈를 살펴보자.

첫째, 속도에 대한 필요성이다.
고성능 과학 계산 환경에 있어서 CPU 사이클, 메모리, 시스템 및 인터커넥트 대역폭, 애플리케이션 생산성에 대한 성능 향상에 대한 요구는 무제한적일 뿐만 아니라 HPC 서버 시장에서 연산처리속도는 매우 중요한 핵심용어고 이는 CPU, 메모리, I/O등 전 요소의 성능과 조화에 따라 결정된다고 볼 수 있다.

둘째, 지속적으로 향상된 프로세서를 요구하고 빠른 처리속도를 바라고 있다.
사용자들은 6MB 이상 지원되는 온-칩 캐시 64-비트 프로세서와 높은 집적도의 다중-코어 프로세서에 관심이 집중 되고 있다.

셋째, 혁신적인 메모리 기술을 요구하고 있다.
RAS(Row Address Strobe)와 DDR2(Double Data Rate 2)가 제공하는 빠른 속도, 높은 데이터 대역폭 그리고 낮은 처리 지연 등의 향상된 기능이 결합된 빠르고 집적화된 메모리 디자인을 요구하고 있는 것이다.

넷째, 애플리케이션의 운영 편리성과 가용성 요구로 HPC 환경 중 75% 이상이 리눅스 운영체제를 선택하고 있다.
오늘날의 클러스터 컴퓨팅 시장은 일반적인 목적의 마이크로프로세서, 네트워킹, 리눅스 및 PC 서버 분야와 같은 광범위한 산업 분야의 상용 기술들의 실제적인 총아라고 봐야 한다고 본다. 이러한 분야들은 클러스터 공동체 및 HPC 애플리케이션의 요구와 확연히 차별화된 충분히 크고 광범위한 시장의 요구에 따라 좌우된다. 현재 클러스터 구현은 상용화된 기술들의 변경 및 추가적인 가치에 대한 최소화된 투자로 통합하는 것에 높은 의존성이 있다. 실제로 클러스터 컴퓨팅의 상품화는 새로운 수요를 창출하는 많은 솔루션 중 하나다. 현재의 클러스터 디자인이 미래에 활성화되고 더 나은 경쟁력을 가질 수 있는 여지는 분명히 있다.

- CPU 성능은 40년 전에 골든 무어가 예측한 비율과 같이 연속적으로 향상되고 있다. 무어의 법칙에서 전망한 대로 CPU 성능은 드라마틱하게 변화했으며 이러한 변화는 소프트웨어의 성능 향상으로 충분히 경험할 수 있다.

- 소프트웨어에 대하여 통상적으로 알고 있듯이 미래에도 예측할 수 없는 병렬 애플리케이션은 변하지 않고 남아 있을 것이다. 이러한 병렬화를 통해 실행 가능한 매우 많은 수의 테스크를 수행하려는 무한 확장 애플리케이션은 실제 일반적인 애플리케이션에 비해 매우 적지만 클러스터 컴퓨팅 세계에 확실히 존재한다.

- 클러스터 컴퓨팅에 대한 시장에서의 반응은 열광적이지 않지만 클러스터 환경은 새로운 애플리케이션 영역으로의 투자를 유도하고 있다. 이러한 형태의 발전은 클러스터 컴퓨팅 분야에 활력을 주는 것과 동시에 핵심 HPC 사용자들이 추구하는 솔루션의 생산에 장애물로 작용 한다.

- 리눅스는 클러스터링에 주요한 운영체제며 클러스터의 성공에 중요한 요소다. 왜냐하면 리눅스는 손쉽게 공유할 수 있도록 만들어졌고 사용자에게 벤더 운영 체제와 같은 종속이 약하며, 가까운 미래에 다른 대안으로써 관심을 끌 수 있다.

얼마전 김우식 과학기술부총리가 참석한 한국과학기술정보연구원 주최로 열린 ‘HPC 아시아 2007’은 세계 각국에서 개발 중인 최신 고성능 슈퍼컴퓨터 기술동향과 응용 연구 결과를 발표하는 고성능 슈퍼컴퓨터 관련 행사였다.
여기서 발표된 각국의 HPC 관련 동향을 보면 미국은 15년전 고성능 컴퓨팅법을 제정했고 1990대에는 차세대인터넷연구법, 고성능컴퓨팅부흥법, 에너지부 첨단컴퓨팅부흥법 등을 제정해 지원하고 있을 뿐만 아니라 미국 과학재단(NSF)에 고성능컴퓨팅 전담부서(OCI; Office of Cyberinfrastructure)를 설치하고, 사이버인프라스트럭처 파트너십(CIP; Cyberinfrastructure Partnership) 프로그램을 추진 중에 있다
세계 두 번째 슈퍼컴퓨터 강국임을 자랑하는 일본은 80년대 후반부터 국가가 직접 지원해 슈퍼 컴퓨터를 개발, 1990년대 후반부터는 슈퍼컴퓨터 분야에서 미국과 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 그리고 지난 2002년도에는 지구 시뮬레이터를 개발해 전세계 슈퍼컴퓨팅 성능 1위를 차지, 전 세계를 깜짝 놀라게 하기도 했다.
영국은 슈퍼컴퓨팅의 분야는 의료와 항공 등 실제 산업에서 부가가치를 창출할 수 있는 분야의 연구에 집중하고 있다. 영국 역시 국가 차원에서 슈퍼컴퓨팅 연구를 지원 하고 있으며 현재 50여개의 연구 분야에서 사이버 연구 환경을 구축하고 기술 개발을 선도하고 있다.
중국의 슈퍼컴퓨팅 수준도 세계 5위권 정도다. 또한 중국은 아시아에서 슈퍼컴퓨팅 부문에서 조만간 1위로 부각될 가능성이 있다.
한국은 자동차, 반도체, 선박 건조 능력부문에서 미국과 일본 그리고 유럽에 결코 뒤지지 않고 있다. 그러나 HPC 부문를 보면 우리는 아시아권에서 공산권 수출규제로 개발과 활용이 용이하지 않은 중국에 자리를 내주었을 뿐만 아니라 활용도면에서 크게 미진하다. 기술 개발에 역점을 두는 일부 기업에서 도입했을 뿐 아직 초기 단계를 면치 못하고 있다.
기업에서의 도입을 활성화하기 위해 HPC를 도입했을 시에 도입자금을 정부가 지원해 준다든지 기술개발촉진관련 법규에 명문화해 도입을 촉진할 필요가 있다고 본다.
HPC의 활용을 활성화한다는 것 자체가 우리의 설계기술과 생산성을 향상하는 길이기 때문이고 미래를 위해서는 HPC 관련 기술인력을 적극적으로 양성해야 하기 때문이다.
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