데이터센터 성능 저하없이 전력 소비 30% 절약한다

김대훈 DGIST 교수팀 새로운 메모리 전력 관리 기술 개발

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[아시아경제 김봉수 기자] 비대면 사회를 맞아 가동률이 급격히 늘고 있는 데이터 센터의 전력 소비량을 최대 30% 이상 줄일 수 있는 기술이 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 정보통신융합전공 김대훈 교수팀이 데이터 센터 서버 내 미사용 메모리에 의한 대기 전력 소비를 효과적으로 줄이는 새로운 메모리 전력 관리 기술인 ‘그린-딤(GreenDIMM)’을 개발했다고 4일 밝혔다. 이 기술은 기존 대비 DRAM 전력 소비를 최대 55%, 시스템 전체 전력 소비를 최대 30%까지 줄여 획기적인 전력 절감 효과를 보일 것으로 기대된다.

데이터 센터는 온라인 사업에 필수적인 정보를 제공하며, 고객과 기업 정보를 보관하는 시설이다. 전기 사용량이 많고 계속 가동해야 하기 때문에 전력 소모량이 매우 크다. 그러나 대규모 데이터 센터의 평균 메모리 사용량은 40~60%에 그친다. 절반에 가까운 미사용 메모리의 대기 전력을 최소화 한다면 데이터 센터의 에너지 소비를 크게 개선할 수 있다.

현존하는 메모리 전력 관리 기술은 미사용 중인 랭크 단위의 메모리 영역을 메모리 제어기에 의해 저전력 상태로 전환함으로써 미사용 메모리의 대기 전력 소비를 감소시킨다. 그러나 거의 동시에 여러 랭크에 요청하여 메모리 성능을 최대화하는 메모리 인터리빙 기술로 인해 모든 랭크는 항시 고전력 상태로만 유지되어 현존 기술의 실용성이 매우 낮다는 문제점이 있다.

기존 연구들은 이를 개선하기 위해 메모리 인터리빙 기술을 비활성 상태로 전환하고 최대한 많은 수의 랭크를 저전력 상태로 전환시키는 다양한 기술들을 제안했다. 효과적으로 DRAM의 대기 전력 소비를 감소시킬 수는 있었지만, 메모리 집약적인 워크로드 실행 시 메모리 인터리빙 기술을 지원하지 않아 성능 저하가 매우 크게 발생한다는 한계점이 있었다.

연구팀은 메모리 인터리빙의 동시다발적인 메모리 요청 기능을 해치지 않으면서 동시에 미사용 메모리의 대기 전력 소비를 줄일 수 있는 새로운 기술 개발에 초점을 맞추었다. 김 교수팀은 물리 주소 공간 내 메모리 블록을 실시간으로 관리하는 운영체제의 메모리 온·오프라인 기술을 메모리 전력 관리에 접목시키고, 랭크 단위보다 더욱 세분화된 서브어레이 단위의 저전력 상태를 적용할 수 있는 방법을 고안해 메모리 인터리빙 효과를 그대로 보존하면서 동시에 미사용 메모리 대기 전력을 획기적으로 감소시키는 그린-딤(GreenDIMM)을 개발했다.

김대훈 교수는 “이번 연구를 통해 메모리 인터리빙 기술로 인한 메모리 성능 개선 효과를 그대로 보존하면서 동시에 미사용 메모리가 소비하는 대기 전력을 효과적으로 줄일 수 있는 기술을 선보였다”며 “향후 해당 기술이 대규모 데이터센터 서버 환경의 에너지 소비를 더욱 혁신적으로 개선할 수 있도록 연구에 매진하겠다"고 말했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr