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미래 네트워크 개발을 위한 구글의 묘수 '1950년 대 기술 활용하기'

2015.08.20 Joab Jackson  |  IDG News Service
구글은 약 10년 전 동시대의 상용 스위치(Commercial Switches)가 지원 능력 이상으로 네트워크를 확대하기로 결정했다. 이 때 회사는 다소 이색적인 행동을 취했다. 전화 회사에서는 널리 이용하고 있는 (배치된 지 수십 년이 넘은) 기술 솔루션을 검토했던 것이다.

구글은 전화 통신 기술을 위해 설계된 클로스(Clos) 아키텍처를 이용하면 수 많은 서버를 효과적으로 연결할 수 있을 것이라는 점을 발견했다. 여기에 더해, 모든 트래픽의 루트를 정할 하나의 제어영역을 구현할 길이 열릴 수도 있다는 점을 확인했다.

구글 엔지니어들은 런던에서 열릴 ACM(Association for Computing Machinery)의 SIGCOMM(Special Interest Group on Data Communications) 컨퍼런스에서 이야기할 설계(디자인) 측면의 여러 선택 옵션에 대해 발표할 예정이다. 클로스 이용법도 이 중의 하나다.

이번 행사에서 발표될 보고서를 공동 저술한 구글의 수석 엔지니어(Distinguished Engineer)인 아민 바다트는 "우리는 네트워크 인프라 설계에서 기존의 틀을 벗어날 의지와 준비가 되어 있었다. 그 덕분에 많은 것을 배울 수 있었다"라고 말했다.

구글은 내부 운영과 퍼블릭 운영의 지주 역할을 하는 네트워크 인프라 설계에 대해 자세히 언급하는 것은 이번이 처음이다.

바다트는 "우리는 애플리케이션 별로 컴퓨터 인프라를 구현하지 않는다. 지메일 클러스터와 포토 클러스터가 별개로 존재하지 않는다. 모두 공유 인프라에 기반을 두고 있다"라고 말했다. 그는 이어 통합 플랫폼이 비용 경감에도 도움을 준다며 컴퓨터 자원을 더 효율적으로 활용할 수 있기 때문이라고 덧붙였다.

그에 따르면 Eh 이를 통해 맵리듀(MapReduce) 같은 새로운 빅 데이터 기술이 개발됐다. 각 작업 별로 네트워크 연결을 설정해야 했다면 불가능했을 기술이다.

바다트는 지난 6월 다른 컨퍼런스에서도 구글의 네트워크 설계 방법을 개략적으로 설명했던 바 있다. 그러나 새 보고서는 구글이 최종 아키텍처를 도입하기까지 과정을 더 자세히 보여주고 있다.

새 보고서의 내용에 따르면, 구글은 지난 10년 동안 5세대의 네트워크 토폴로지를 조사해 최종 설계를 도출해냈다.

먼저 니즈가 있었다. 구글은 트래픽의 급증이라는 문제에 직면했었다. 12-15개월마다 네트워크 대역이 약 2배로 증가하고 있었는데, 이를 해결할 방법을 찾아야 했다. 바다트는 "우리에게 필요한 성능, 규모, 관리 측면의 요건을 충족할 네트워크를 조달할 방법이 없었다"라고 설명했다.


현재 구글 데이터의 트래픽 처리량은 2008년에 비해 약 50배가 증가한 상태다.


전기통신 회사용으로 개발된 초대형 상용 데이터센터 스위치로도 트래픽 로드 급증량을 감당할 수 없었다. 여기에는 여러 가지 이유가 있다.

첫째, 현재 상용화 된 상용 스위치는 개별적으로만 관리하게끔 설계되어 있다. 구글은 스위치도 서버와 스토리지 어레이처럼 그룹으로 관리하고 싶었다. 그래야만 하나의 큰 컴퓨터 노드처럼 전체 데이터센터의 트래픽을 처리할 수 있기 때문이다.

또 높은 신뢰도를 유지하기 위해 많은 기능과 특성을 제공해야 한다는 점을 감안했을 때, 상용 스위치의 가격이 너무 비쌌다.

구글 엔지니어들은 업계의 일반적인 상식, 기준과는 다른 방법으로 네트워크를 설계한다면 값비싼 스위치가 필요 없을 수도 있다고 생각했으며, 생각은 클로스로 이어졌다. 1952년, 찰스 클로스(Charles Clos)라는 엔지니어가 전화통신 산업을 위해 개발한 클로스 토폴로지(Clos topology)는 서로 통신해야 하는 수 많은 엔드포인트를 구성할 수 있는 최상의 방법이었다.

바다트는 클로스에 대해 "정말 뛰어난 아이디어의 토폴로지이다. 정말 작은 크기의 사용 스위치 요소를 적절히 배열해 임의대로 확장해 나갈 수 있는 토폴로지다"고 격찬했다. 그는 이어 "구글이 클로스를 발명하지는 않았다. 그러나 구글이 이를 재발견 했고, 이를 활용해 우리의 기술을 구현했다"라고 강조했다.

구글은 또 클로스를 이용해 전체 네트워크를 하나의 실체로 관리할 수 있게 됐다. 일반적으로 인터넷 '등급' 스위치는 데이터 패킷을 전송 지점에 제대로 전송할 수 있는 최적의 위치와 관련해 많은 결정을 내릴 수 있도록 설계된다. 인터넷과 같이 개방된 네트워크에서는 타당한 방식이다.

그러나 구글은 스위치에는 지능을 모두 탑재할 필요가 없었다. 데이터센터 네트워크의 토폴로지를 이미 잘 알고 있기 때문이다. 이에 중앙화된 운영으로 루트를 통제하고 있다. 각 스위치에 패킷을 전송할 장소를 명령하는 방법이다. 즉 구글은 네트워크 가상화가 부상하기 이전부터 이를 직접 적용했던 회사다.

구글이 터득한 교훈은 다른 기업과 인터넷 서비스 회사에도 도움이 될 수 있다. 현재 구글이 10년 전 구현했던 인프라와 유사한 환경을 보유한 회사가 많기 때문이. 이들 또한 비슷한 문제에 직면해 있을 수 있다는 점에서 구글의 교훈은 참고할 만한 가치가 있다. 바다트는 말했다. ciokr@idg.co.kr 
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