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마침내 다가오는 ‘퍼시스턴트 메모리’ 전성시대

2019.06.10 John Edwards  |  Network World
비용 효율적이며 신뢰할 수 있는 퍼시스턴트 메모리(Persistent Memory) 기술은 오랫동안 과장과 환상 속에 존재해왔다. 특히 반도체 벤더들은 걱정 근심이 많은 데이터센터 운영자들을 대상으로 이를 홍보하곤 했었다. 몇 년 동안의 기다림과 실망 끝에 이 기술이 마침내 광고 수준에 도달하려는 양상이다. 퍼시스턴트 메모리를 실제로 적용할 수 있는 시점이 드디어 다가오고 있다.

SCM(Storage Class Memory)라고도 알려진 고용량 퍼시스턴트 메모리는 DRAM(Dynamic Random-Access Memory)처럼 빠르고 직접적인 자체 주소를 가질 수 있으면서도 데이터 보존성을 가진다. 이 기술을 데이터 센터에서 활용하면 HDD와 SSD 등 저렴하지만 훨씬 느린 전통적인 영구 스토리지 요소를 대체할 수 있다.

또 퍼시스턴트 메모리는 일부 상황에서 DRAM을 대체할 수 있다. 이를 통해 유지보수, 정전, 기타 예상되거나 예상되지 못한 재부팅 상황 중 신속한 데이터베이스 서버 재시작 등 각종 운영상 이점을 제공할 수 있다.

이 밖에도 낮은 지연 속도, 높은 내구성, 저장 데이터 일관성이 요구되는 다양한 유형의 전략적 운영 애플리케이션 및 데이터베이스에도 퍼시스턴트 메모리가 도움이 될 수 있다. VM 저장소를 가속화하고 다중 노드 분산형 클라우드 애플리케이션에 더 높은 성능을 제공할 수 있는 잠재력 또한 빼놓을 수 없는 잠재적 강점이다.

어떤 의미에서는 퍼시스턴트 메모리를 코어 메모리의 재탄생으로 볼 수 있다. 고 TMA(Toshiba Memory America)의 수석 기술자 더그 웡은 "50년대부터 70년대까지의 컴퓨터는 직접 액세스 비휘발성 메모리인 자기 코어 메모리를 사용했다. 자기 코어 메모리는 이후 휘발성 반도체 메모리인 SRAM와 DRAM으로 대체됐었다”라고 설명했다.

시장에 출시된 초기의 퍼시스턴트 메모리 장치 중 하나는 인텔의 옵테인 DC이다. 퍼시스턴트 메모리 제품을 출시했거나 출시할 계획인 다른 벤더로는 삼성, TAM, SK하이닉스 등이 있다.



퍼시스턴트 메모리 : 성능 + 신뢰성
퍼시스턴트 메모리를 통해 데이터센터는 더 빠른 성능과 낮은 지연 속도를 비교적 손쉽게 얻을 수 있다. 벤더와 독립적인 저장장치 자문 기업 스토리지IO의 수석 자문 분석가 그레그 슐츠는"일반적인 솔리드 스테이트 낸드 플래시형 저장장치보다 빠른 한편, 퍼시스턴트의 다른 이점도 제시한다"라고 말했다.

이를 테면 퍼시스턴트 메모리는 도입 시 훨씬 빠르고 신뢰할 수 있는 저장소를 제공한다. 이상적인 IT 세계에서 애플리케이션과 관련된 모든 데이터는 성능 극대화를 위해 DRAM 안에 머무른다. TMA의 수석 부사장 겸 메모리 사업부의 수장 스콧 넬슨은 "현재의 DRAM은 제한적이고 휘발성이기 때문에 실용적이지 못하다. 정전이 되면 데이터를 잃게 된다"라 말했다.

인텔의 데이터센터 메모리 및 저장장치 마케팅 이사 크리스티 맨은 퍼시스턴트 메모리가 애플리케이션을 ‘항상 켜짐’ 상태로 전환하며, 시스템 메모리 용량을 증가시키는 효과를 가진다고 설명했다. 그녀에 따르면 옵테인 DC는 데이터센터에 최대 3배 더 많은 시스템 메모리 용량(최대 36TB), 신속한 시스템 재시작, 36% 많은 노드당 가상 머신, 널리 사용되고 있는 오픈 소스 분산형 일반용 클러스터 컴퓨팅 프레임워크인 아파치 스파크에서 8배 향상된 성능을 제공할 수 있다.

맨은 이어 시스템 메모리가 현재 총 플랫폼 비용의 60%를 차지한다고 설명하며, 옵테인 DC 퍼시스턴트 메모리의 경우 주요 고객 작업 부하에 대해 1.2배 높은 성능/가격비를 제공함으로써 훨씬 큰 가치를 제공한다고 말했다. 

그녀는 "이 가치로 메모리/저장장치 경제가 크게 바뀔 것이며 데이터 중심적인 시대가 가속화될 것이다"라고 전망했다.

퍼시스턴트 메모리는 기업 스토리지 어느 분야에 사용될까?
퍼시스턴트 메모리는 우선 IT 주류에 조용히 편입되어 고성능 SSD를 위한 고성능 캐싱 계층으로 사용될 가능성이 높다. 넬슨은 "상대적으로 빠르게 도입될 수 있다"라고 전망했다. 하지만 이런 중개인 역할은 시작일 뿐이다.

앞으로 몇 년 후에는 퍼시스턴트 기술이 데이터센터 곳곳에 영향을 끼칠 가능성이 높다. 슐츠는 "어디서든 시간은 금이다. 금융 서비스가 될 수도 있지만 고객 대면 또는 영업 대면 운영 활동이 될 수도 있다"라고 말했다.

퍼시스턴트 메모리는 극단적인 규모로 극단적인 속도가 요구되는 데이터와 관련된 활용처를 크게 강화한다고 인텔 옵테인 DC와의 사용 시 최적화된 최초의 상용 개방형 데이터베이스를 제공한 에어로스파이크(Aerospike)의 엔지니어링 부사장 앤드류 구딩이 말했다.

이를테면 머신러닝은 퍼시스턴트 메모리를 활용할 수 있는 여러 애플리케이션 중 하나다. 구딩은 온라인 광고 캠페인에 대한 소비자들의 반응을 이해하기 위해 머신러닝을 활용하는 광고 기술 기업들이 퍼시스턴트 메모리를 이용해 더욱 쉽고 효과적으로 작업을 처리할 수 있을 것이라고 언급했다. 

그는 "그들은 광고 캠페인 내의 사용자들이 웹을 브라우징 할 때 정보를 수집한다. 그들이 모든 데이터를 신속하게 읽고 쓸 수 있다면 머신러닝을 알고리즘을 적용하고 실시간으로 사용자 맞춤형 광고를 제공할 수 있을 것이다"라고 말했다.

이 밖에도 자동차 제조사들이 점차 데이터에서 비롯된 통찰을 활용해하고 있는 가운데, 퍼시스턴트 메모리는 이들 기업이 매우 빠른 속도로 수치를 분석하고 정교한 신기술을 다듬는데 일조할 전망이다. 

구딩은 "자동차 분야의 기업들은 20엑사바이트의 데이터를 실시간으로 처리해야 하는 자율주행 자동차의 대용량 데이터 문제에 직면하고 있다. 또한 사기 감지, 천문학 등 머신러닝 기법을 이용해 엄청난 양의 데이터를 신속하게 처리해야 하는 분야들이 있다"라고 말했다. 

다른 퍼시스턴트 메모리 벤더들과 마찬가지로 인텔도 클라우드 서비스 제공자들이 이를 도입하여 다양한 종류의 인메모리 데이터베이스 서비스에 활용할 것으로 기대하고 있다. 예를 들어, 구글은 에어로스파이크와 레디스 랩스(Redis Labs) 등의 벤더가 제공되는 비 관계형 데이터베이스에서 빅데이터 작업 부하에 퍼시스턴트 메모리를 적용하고 있다.

HPC(High-Performance Computing)는 퍼시스턴트 메모리가 엄청난 영향을 끼칠 수 있는 또 다른 영역이다. CERN은 유럽입자물리연구소(European Organization for Nuclear Research)로서 인텔의 옵테인 DC를 이용해 과학용 컴퓨팅의 대기 시간을 크게 줄이고 있다. 맨은 "알고리즘의 효율성이 퍼시스턴트 메모리에 좌우되며 CERN은 이것을 자체 연구에 반드시 필요한 돌파구로 여기고 있다"라고 전했다.

퍼시스턴트 메모리를 위해 저장장치 인프라를 준비하는 방법
퍼시스턴트 메모리를 도입하기에 앞서 기존 데이터 병목의 정확한 위치를 파악하기 위해 자체 IT 인프라를 면밀히 조사할 필요가 있다. 이 작업은 주로 애플리케이션에 좌우될 것이라고 웡이 지적했다. 

그는 "비휘발성 저장장치인 SSD 또는 HDD에 저장된 데이터의 액세스와 관련된 지연으로 인해 상당한 성능 저하가 발생하는 경우 SCN 티어가 성능을 높여줄 수 있다”라며, 하지만 CPU 성능이 병목인 계산 제약 애플리케이션 등 일부 애플리케이션에는 효과가 덜할 것이라고 그는 덧붙였다.

구딩은 저장장치 및 애플리케이션 아키텍처의 근본이 바뀔 수 있다고 전망했다. 그는 “가령 개발자들은 퍼시스턴트 메모리로 프로그램 하는 방법을 새롭게 알아야 할 것이다. 예를 들어, 쓰기가 단순히 CPU 캐시에 머물러 있는 대신에 필요에 따라 실제 퍼시스턴트 메모리 장치로 옮겨지도록 하는 방법 등이다"라고 설명했다.

실제로 퍼시스턴트 메모리의 모든 잠재적인 이점을 활용하려면 코드 설계 방식을 대대적으로 변경해야 할 수 있다. 가령 애플리케이션을 DRAM과 플래시에서 퍼시스턴트 메모리로 이전할 때 개발자는 프로그램이 충돌하여 재시작 할 때 어떤 일이 발생하는지 등을 고려해야 한다. 

구딩은 "현재, 메모리를 누수시키는 코드를 작성하면 누수된 메모리가 재시작 시 복구된다”라고 설명하며, “퍼시스턴트 메모리의 경우에는 그렇지 않다. 따라서 개발자는 프로그램 재시작 시 일관된 상태를 재구성하도록 코드를 설계해야 한다"라고 지적했다. 

그는 이어 "디자인이 고속 휘발성 DRAM과 블록 저장장치의 전통적인 조합에 얼마나 의존하고 있는지 모를 수 있기 때문에 퍼시스턴트 메모리처럼 완전히 새로운 것에 맞추어 코드 설계를 변경하는 것이 어려울 수 있다"라고 덧붙였다.

슐츠는 OS 차원에서의 대응이 요구된다고 전했다. 최신 OS의 경우 점차 퍼시스턴트 메모리를 인식하고 있지만 구버전의 운영체제도 이 새로운 기술을 수용하기 위해 업데이트가 필요할 수 있다는 설명이다. 

현재 하이퍼-V와 VM웨어 등의 하이퍼바이저는 생산성, 성능, 빠른 재시작을 지원하기 위해 퍼시스턴트 메모리를 활용하는 방법을 알고 있다. 퍼시스턴트 메모리와 함께 최신 버전의 VM웨어를 사용한다면 시스템 전체의 속도가 높아질 뿐 아니라 단일 호스트에 장착할 수 있는 VM의 수가 극대화될 수 있다.

데이터센터 운영사 피닉스NAP 글로벌 IT 서비스의 CEO 겸 부사장 이안 맥클래티는 "소유하고 있는 하드웨어를 줄이고 싶어하는 기업이나 가상 머신 배치를 위해 하드웨어를 극대화하고 싶어하는 서비스 제공자에게 적합한 사용례이다"라고 설명했다.

특히, 데이터베이스 등의 많은 주요 기업용 애플리케이션도 퍼시스턴트 메모리를 인식하고 있다. SQL서버와 SAP의 플래그십 HANA 데이터베이스 관리 플랫폼이 그렇다. 맨은 "SAP HANA 플랫폼은 여러 업계에서 데이터와 트랜잭션을 처리하고 고급 분석을 수행하여 실시간 통찰을 제공하기 위해 보편적으로 사용되고 있다"라고 말했다.

시점 측면에서 기업 및 IT 조직은 특히 퍼시스턴트 메모리에 대한 계획을 수립해야 한다고 슐츠가 권고했다. "기술지원 뿐 아니라 모드(저장소 또는 메모리)에 대해 벤더와 상의할 뿐 아니라 그들의 로드맵과 계획을 이해해야 한다"라고 그는 말했다. ciokr@idg.co.kr
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