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분산형 컴퓨팅을 가능하게 하는 오픈 소스 프레임워크인 하둡(Hadoop)은 빅 데이터 처리 방식을 완전히 새롭게 바꿔어 놓았다. 하둡을 이용한 병렬 처리를 통해 성능을 몇 배나 향상시킬 수 있다.
그렇다면 이보다 더 빠른 처리도 가능할까? 만약 CPU에서의 연산 작업을 복잡한 3D와 수학 작업을 위해 설계한 GPU(Graphic Processing Unit)로 이전하면 어떨까? 이론적으로 프로세스가 병렬 컴퓨팅에 최적화되어 있는 경우 GPU는 CPU보다 50~100배 빠르게 연산을 수행한다.
알토로스 시스템즈(Altoros Systems)의 R&D 팀은 빅 데이터용 PaaS(platform-as-a-service)를 지원하고 대규모 시스템에서 무엇이 가능하며 무엇을 시도해 볼 수 있는지를 직접 검토했다.
사실 아이디어 자체는 전혀 새로울 것이 없다. 수 년 동안 과학 프로젝트들은 하둡 또는 맵리듀스(MapReduce) 관련 작업을 GPU로 처리하기 위해 노력해 왔다. 마스(Mars)는 최초로 그래픽 프로세서를 위한 맵리듀스 프레임워크 개발에 성공했다. 해당 프로젝트에서는 웹 데이터(검색/로그)를 분석하고 (행렬 곱셈을 포함해) 웹 문서를 처리할 때 성능을 1.5~1.6x 높일 수 있었다.
마스의 성과를 토대로 다른 연구기관에서 데이터 집중형 시스템의 처리 속도를 높이기 위해 유사한 툴을 개발했다. 분자 동력학, (몬테 카를로(Monte Carlo) 방식 등의) 수학적 모형, 블록 기반의 행렬 곱셈, 재무분석, 이미지 처리 등이 대표적이다.
이 중에서 가장 주목받고 있는 것 중 하나가 그리드 컴퓨팅용 미들웨어 시스템인 BOINC(Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)이다. 하둡을 사용하는 것은 아니지만 이미 많은 과학 프로젝트에 사용되고 있다. 예를 들어 GPUGRID는 건강 및 질병에 있어서 단백질의 기능을 이해하는데 필요한 분사 시뮬레이션을 수행하기 위해 BOINC의 GPU 및 분산형 컴퓨팅을 사용하고 있다. 이밖에 약학, 물리학, 수학, 생물학 등과 관련된 대부분의 BOINC 프로젝트도 '하둡 + GPU' 형태로 수행할 수 있다.
따라서 GPU를 이용한 병렬 컴퓨팅 성능을 높이려는 시도는 꾸준히 존재한다. 기업들은 GPU가 탑재된 슈퍼컴퓨터에 투자하거나 자체 솔루션을 개발하고 있다. 크레이(Cray) 등의 하드웨어 업체들은 GPU와 하둡을 미리 탑재한 제품을 선보이기도 했다. 아마존 역시 GPU가 탑재된 자사 클라우드 서버에서 하둡을 가능하게 하는 엘라스틱 맵리듀스(Elastic MapReduce, 아마존 EMR)를 출시했다.
하지만 하둡 + GPU 조합으로 모든 것을 해결할 수 있을까? 수퍼컴퓨터는 가장 강력한 성능을 제공하지만 수백만 달러의 비용이 든다. 아마존 EMR은 수 개월 동안 진행되는 프로젝트에만 적합하다. 2~3년 정도의 대형 과학 프로젝트의 경우 자체 하드웨어를 구입하는 것이 더 비용 효율적일 수 있다.
그렇다면 하둡 클러스터 내에서 GPU를 사용해 연산 속도를 높인다고 해도 데이터 전송과 관련된 성능의 병목현상은 어떻게 해결할까? 이 부분을 더 자세히 살펴보자.
원리
데이터 처리란 HDD, DRAM, CPU, GPU 사이의 데이터 교환을 의미한다. <그림 1>은 상용 머신이 CPU와 GPU를 이용한 연산을 수행할 때 데이터가 어떻게 전송되는지 보여준다.
<그림 1> CPU와 GPU를 이용한 연산 수행시 데이터 흐름
각 단계를 보면 화살표 A는 HDD에서 DRAM으로 데이터 전송하는 것으로 CPU와 GPU 컴퓨팅을 위한 보편적인 최초 단계다. 화살표 B는 CPU를 이용한 데이터 처리로 데이터가 DRAM, 칩셋, CPU 단계로 이동한다. 화살표 C는 GPU를 이용한 데이터 처리 단계로 데이터가 DRAM → 칩셋 → CPU → 칩셋 → GPU → GDRAM → GPU 순으로 이동한다.
결과적으로 이 모든 작업을 완료하기 위해 필요한 총 시간은 다음과 같다.
- CPU 또는 GPU가 연산을 수행하는데 필요한 시간
- 그리고 모든 구성요소들 사이의 데이터 전송에 소요된 시간
톰스 하드웨어(Tom's Hardware, CPU 차트 2012)에 따르면 평균적인 CPU의 성능은 15~130GFLOPS 정도다. 엔비디아의 GPU 성능은 100~3,000+ GFLOPS이다. 이런 측정치는 모두 개략적인 것으로 실제 성능은 작업 유형과 알고리즘에 따라 천차만별이다.
어쨌든 경우에 따라서는 GPU가 노드당 5~25배 정도 연산 속도를 증가시킬 수 있다. 어떤 개발자들은 클러스터가 여러 개의 노드로 구성된 경우 성능을 50~200배까지 높일 수 있다고 말한다. 실제로 MITHRA 프로젝트 개발자들은 성능을 254배나 끌어올리는데 성공했다.
Surfshark
VPN (가상 사설 네트워크, Virtual Private Network)은 인터넷 사용자에게 개인 정보 보호와 보안을 제공하는 중요한 도구로 널리 인정받고 있다. VPN은 공공 와이파이 환경에서도 데이터를 안전하게 전송할 수 있고, 개인 정보를 보호하는 데 도움을 준다. VPN 서비스의 수요가 증가하는 것도 같은 이유에서다. 동시에 유료와 무료 중 어떤 VPN을 선택해야 할지 많은 관심을 가지고 살펴보는 사용자가 많다. 가장 먼저 사용자의 관심을 끄는 것은 별도의 예산 부담이 없는 무료 VPN이지만, 그만큼의 한계도 있다. 무료 VPN, 정말 괜찮을까? 무료 VPN 서비스는 편리하고 경제적 부담도 없지만 고려할 점이 아예 없는 것은 아니다. 보안 우려 대부분의 무료 VPN 서비스는 유료 서비스에 비해 보안 수준이 낮을 수 있다. 일부 무료 VPN은 사용자 데이터를 수집해 광고주나 서드파티 업체에 판매하는 경우도 있다. 이러한 상황에서 개인 정보가 유출될 우려가 있다. 속도와 대역폭 제한 무료 VPN 서비스는 종종 속도와 대역폭에 제한을 생긴다. 따라서 사용자는 느린 인터넷 속도를 경험할 수 있으며, 높은 대역폭이 필요한 작업을 수행하는 데 제약을 받을 수 있다. 서비스 제한 무료 VPN 서비스는 종종 서버 위치가 적거나 특정 서비스 또는 웹사이트에 액세스하지 못하는 경우가 생긴다. 또한 사용자 수가 늘어나 서버 부하가 증가하면 서비스의 안정성이 저하될 수 있다. 광고 및 추적 일부 무료 VPN은 광고를 삽입하거나 사용자의 온라인 활동을 추적하여 광고주에게 판매할 수 있다. 이 경우 사용자가 광고를 보아야 하거나 개인 정보를 노출해야 할 수도 있다. 제한된 기능 무료 VPN은 유료 버전에 비해 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 특정 프로토콜이나 고급 보안 기능을 지원하지 않는 경우가 그렇다. 유료 VPN의 필요성 최근 유행하는 로맨스 스캠은 인터넷 사기의 일종으로, 온라인 데이트나 소셜 미디어를 통해 가짜 프로필을 만들어 상대를 속이는 행위다. 이러한 상황에서 VPN은 사용자가 안전한 연결을 유지하고 사기 행위를 방지하는 데 도움이 된다. VPN을 통해 사용자는 상대방의 신원을 확인하고 의심스러운 활동을 감지할 수 있다. 그 외에도 유료 VPN만의 강점을 적극 이용해야 하는 이유는 다음 3가지로 요약할 수 있다. 보안 강화 해외 여행객이 증가함에 따라 공공 와이파이를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 공공 와이파이는 보안이 취약해 개인 정보를 노출할 위험이 있다. 따라서 VPN을 사용하여 데이터를 암호화하고 개인 정보를 보호하는 것이 중요하다. 서프샤크 VPN은 사용자의 개인 정보를 안전하게 유지하고 해킹을 방지하는 데 유용하다. 개인 정보 보호 인터넷 사용자의 검색 기록과 콘텐츠 소비 패턴은 플랫폼에 의해 추적될 수 있다. VPN을 사용하면 사용자의 IP 주소와 로그를 숨길 수 있으며, 개인 정보를 보호할 수 있다. 또한 VPN은 사용자의 위치를 숨기고 인터넷 활동을 익명으로 유지하는 데 도움이 된다. 지역 제한 해제 해외 여행 중에도 한국에서 송금이 필요한 경우가 생길 수 있다. 그러나 IP가 해외 주소이므로 은행 앱에 접근하는 것이 제한될 수 있다. VPN을 사용하면 지역 제한을 해제해 해외에서도 한국 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. 따라서 해외에서도 안전하고 편리하게 인터넷을 이용할 수 있다. 빠르고 안전한 유료 VPN, 서프샤크 VPN 뛰어난 보안 서프샤크 VPN은 강력한 암호화 기술을 사용하여 사용자의 인터넷 연결을 안전하게 보호한다. 이는 사용자의 개인 정보와 데이터를 보호하고 외부 공격으로부터 사용자를 보호하는 데 도움이 된다. 다양한 서버 위치 서프샤크 VPN은 전 세계 곳곳에 여러 서버가 위치하고 있어, 사용자가 지역 제한된 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 해외에서도 로컬 콘텐츠에 손쉽게 접근할 수 있음은 물론이다. 속도와 대역폭 서프샤크 VPN은 빠른 속도와 무제한 대역폭을 제공하여 사용자가 원활한 인터넷 경험을 누릴 수 있도록 지원한다. 온라인 게임, 스트리밍, 다운로드 등 대역폭이 필요한 활동에 이상적이다. 다양한 플랫폼 지원 서프샤크 VPN은 다양한 플랫폼 및 디바이스에서 사용할 수 있다. 윈도우, 맥OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영체제 및 디바이스에서 호환되어 사용자가 어디서나 안전한 인터넷을 즐길 수 있다. 디바이스 무제한 연결 서프샤크 VPN은 무제한 연결을 제공하여 사용자가 필요할 때 언제든지 디바이스의 갯수에 상관없이 VPN을 사용할 수 있다.