고효율 프로세서 전력 관리 기법 개발
고효율 프로세서 전력 관리 기법 개발
  • 강나리
  • 승인 2022.01.19 21:20
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DGIST 김대훈 교수팀
‘NMAP’ 소프트웨어 기술 설계
데이터센터 에너지 소모량 감소
강기동박사과정생김대훈교수
강기동(왼쪽) DGIST 정보통신융합전공 박사과정생과 김대훈 교수. DGIST 제공
대구경북과학기술원(DGIST)은 정보통신융합전공 김대훈 교수팀이 서비스 성능을 보장하면서 에너지 소모량을 줄일 수 있는 고효율의 프로세서 전력 관리 기법을 개발했다고 19일 밝혔다. 한 해 수십조 원 규모에 달하는 에너지 소모에 따른 데이터센터 유지 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST에 따르면 데이터센터는 컴퓨터 시스템과 통신 장비, 저장 장치 등이 설치돼 빅데이터를 저장·유통시키는 핵심 시설이다. 이 센터는 지연시간에 민감한 서비스들을 구동하기 때문에, 서비스 성능을 저하시키지 않으면서 에너지 소모량을 줄이는 것이 중요하다.

특히 프로세서는 데이터센터 서버에서 높은 에너지 소모량을 가진 하드웨어이기 때문에 프로세서의 전력 관리 기법은 에너지 소모량 절감에 핵심적인 역할을 한다.

DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)는 대표적인 프로세서의 전력 관리 기법으로, 프로세서에 공급되는 전압과 주파수를 동적으로 변경해 성능과 전력 소모를 함께 조절하는 기술이다. 데이터센터에서 일반적으로 사용하는 리눅스 운영체제는 프로세서의 DVFS 기술을 활용하기 위한 정책을 제공하고 있지만, 지연시간에 민감한 서비스의 성능을 보장하기는 어렵다.

이에 김대훈 교수팀은 리눅스의 네트워크 패킷 처리 인터페이스인 ‘NAPI’(New API)를 활용했다. NAPI는 패킷 처리를 관찰함으로 네트워크 부하를 빠르게 예측할 수 있는 인터페이스다.

김 교수팀은 NAPI 내부의 폴링 및 인터럽트 모드에서 처리된 패킷의 비율을 활용해 전압 및 주파수를 조절하도록 ‘NMAP’이라는 소프트웨어 기술을 새롭게 설계했다. NMAP는 하드웨어 또는 응용 프로그램의 수정·추가가 필요 없고, 현재 서버 환경에 바로 적용 가능한 소프트웨어 기술이다.

이와 함께 김대훈 교수팀은 다양한 프로세서 환경에서 전압 및 주파수 변경에 필요한 실질적인 시간을 측정 및 비교함으로써, 상용 프로세서 환경에서 기존 프로세서 전력 관리 연구들이 동작하기 어렵다는 것을 실험적으로 증명했다.

이번 연구에는 DGIST 김대훈 교수가 교신저자로, 강기동 박사과정생이 제1저자로, 박경서, 김효상 박사과정생이 공동저자로 참여했다. 모하매드 알리안 캔자스대학 교수, 김남승 일리노이대학 교수와의 공동연구로 수행됐다.

강나리기자 nnal2@idaegu.co.kr

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