데이터센터 에너지난, 간단한 ‘코드 변경’으로 해결?
리눅스 기반, “30줄짜리 작은 ‘비침입적 커널 변경 코드’ 섹션”
해외 연구 “‘인터럽트 요청 중단’, CPU 전력과 데이터 처리 균형”
데이터센터 CPU 캐시 활성화, ‘처리량 45%↑, 전력량 30%↓’
[애플경제 전윤미 기자] 데이터센터 에너지 소모는 생성AI 시대의 큰 과제가 되고 있다. 최근 해외의 일부 연구에 의하면 몇 줄의 코드만 변경하면 데이터 센터의 에너지 사용량을 획기적으로 줄일 수 있는 것으로 전해졌다. 특히 리눅스(Linux) 커널을 변경하면 네트워크 트래픽 처리를 간소화, 성능이 크게 향상될 것이란 얘기다.
“‘리눅스’ 커널 약간 변경하는 수준”
캐나다 워털루 대학의 최근 연구에 따르면 몇 줄의 코드만 변경하면 데이터 센터의 에너지 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있다고 한다. 특히 전 세계 대부분의 데이터 센터는 오픈 소스 운영 체제인 리눅스를 사용하고 있어 그게 가능하다. 이 대학에 따르면 리눅스 체제에선 데이터 흐름이 한층 활성화되고 에너지 소비가 증가할 수 있다는 지적이다.
이 경우 데이터는 ‘패킷’ 형태로 데이터 센터에 도착한다. 그런 다음 데이터센터의 프런트엔드가 마치 프런트 데스크의 접수원처럼 패킷을 어디로 보낼지를 식별, 결정한다.
그러나 이 대학이 공개한 연구 보고서에서 연구를 이끈 마틴 카스텐 컴퓨터 과학 교수는 “리눅스 커널을 약간 변경, 연구자들이 프로세스를 가속화하고 더 효율적인 흐름을 만들 수 있었다”고 전했다. 이 과정에서 어떤 것도 ‘추가’하거나 변경한 것도 없었다. 다만 “간단한 재정비 작업을 했을 뿐”이라고 했다.
그에 따르면 우선 저명한 엔지니어와 협력, 리눅스의 네트워크 트래픽 처리를 개선할 30줄에 불과한 자그마한 ‘비침입적 커널 변경 코드’ 섹션을 개발했다. 이는 리눅스 네트워킹 스택에서 약간의 재정비를 통해, 기존 커널 기반 네트워킹의 효율성과 성능을 개선하는 역할을 한다. 이런 간단한 변경만으로 데이터 처리의 지연을 초래하지 않고도 처리량을 최대 45%까지 늘릴 수 있다는 사실이 입증되었다.
카스텐 교수는 “그 과정에서 다른 이렇다할 만한 어떤 변화도 주지 않았다”면서 “단지 언제 무엇을 할 것인지를 재정비했을 뿐인데, 그 결과 데이터 센터의 CPU 캐시를 훨씬 더 잘 활용할 수 있게 되었다”고 밝혔다. 그러면서 “이는 마치 제조 공장의 파이프라인만 재정비하는 것과 같아서 굳이 작업자들이 (개선작업을 위해) 돌아다닐 필요가 없는 것과 같은 이치”라고 덧붙였다.
“트래픽 많을때 불필요한 CPU 사용 줄여 성능 향상”
그에 따르면 ‘인터럽트 요청 중단’으로 알려진 이 기능은 CPU 전력 사용량과 효율적인 데이터 처리의 균형을 맞추는 역할을 한다. 트래픽이 많은 기간 동안 불필요한 CPU 사용을 줄임으로써 낮은 지연 시간을 유지하면서 네트워크 성능을 향상시킨다. 그런 간단한 조작을 통해 연구팀은 “데이터 센터 운영에 들어가는 에너지 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있었다”고 한다.
“‘리눅스’ 커널 약간 변경하는 수준”
캐나다 워털루 대학의 최근 연구에 따르면 몇 줄의 코드만 변경하면 데이터 센터의 에너지 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있다고 한다. 특히 전 세계 대부분의 데이터 센터는 오픈 소스 운영 체제인 리눅스를 사용하고 있어 그게 가능하다. 이 대학에 따르면 리눅스 체제에선 데이터 흐름이 한층 활성화되고 에너지 소비가 증가할 수 있다는 지적이다.
이 경우 데이터는 ‘패킷’ 형태로 데이터 센터에 도착한다. 그런 다음 데이터센터의 프런트엔드가 마치 프런트 데스크의 접수원처럼 패킷을 어디로 보낼지를 식별, 결정한다.
그러나 이 대학이 공개한 연구 보고서에서 연구를 이끈 마틴 카스텐 컴퓨터 과학 교수는 “리눅스 커널을 약간 변경, 연구자들이 프로세스를 가속화하고 더 효율적인 흐름을 만들 수 있었다”고 전했다. 이 과정에서 어떤 것도 ‘추가’하거나 변경한 것도 없었다. 다만 “간단한 재정비 작업을 했을 뿐”이라고 했다.
그에 따르면 우선 저명한 엔지니어와 협력, 리눅스의 네트워크 트래픽 처리를 개선할 30줄에 불과한 자그마한 ‘비침입적 커널 변경 코드’ 섹션을 개발했다. 이는 리눅스 네트워킹 스택에서 약간의 재정비를 통해, 기존 커널 기반 네트워킹의 효율성과 성능을 개선하는 역할을 한다. 이런 간단한 변경만으로 데이터 처리의 지연을 초래하지 않고도 처리량을 최대 45%까지 늘릴 수 있다는 사실이 입증되었다.
카스텐 교수는 “그 과정에서 다른 이렇다할 만한 어떤 변화도 주지 않았다”면서 “단지 언제 무엇을 할 것인지를 재정비했을 뿐인데, 그 결과 데이터 센터의 CPU 캐시를 훨씬 더 잘 활용할 수 있게 되었다”고 밝혔다. 그러면서 “이는 마치 제조 공장의 파이프라인만 재정비하는 것과 같아서 굳이 작업자들이 (개선작업을 위해) 돌아다닐 필요가 없는 것과 같은 이치”라고 덧붙였다.
“트래픽 많을때 불필요한 CPU 사용 줄여 성능 향상”
그에 따르면 ‘인터럽트 요청 중단’으로 알려진 이 기능은 CPU 전력 사용량과 효율적인 데이터 처리의 균형을 맞추는 역할을 한다. 트래픽이 많은 기간 동안 불필요한 CPU 사용을 줄임으로써 낮은 지연 시간을 유지하면서 네트워크 성능을 향상시킨다. 그런 간단한 조작을 통해 연구팀은 “데이터 센터 운영에 들어가는 에너지 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있었다”고 한다.
데이터센터 이미지. (출처=픽사베이)
해당 대학 연구팀은 이런 연구를 통해 얻은 솔루션의 효과를 다시 검증한 후 리눅스 측에 제출한 것으로 알려졌다. 해당 코드는 리눅스의 최신 커널 릴리스 버전 6.13의 일부로 게시되었다. 이는 갈수록 심각해지는 데이터 센터 에너지 소비 문제의 해결책이 될 수도 있어 비상한 관심을 끌고 있다.
작년 국제 에너지 기구(IEA)의 보고서에 따르면, 데이터 센터는 현재 전 세계 총 전기 소비량의 4%를 차지한다. 특히 세계적으로 데이터센터가 밀집한 아일랜드에서는 무려 20%를 차지하며, 한 국가의 에너지 그리드에 상당한 부담을 주고 있다.
IEA는 또한 데이터 센터 전기 사용량이 매년 급증하고 있다고 경고했다. 2022년에는 460TWh였으나, 내년에는 650TWh에서 1,050TWh로 증가할 것으로 예상했다. 그러나 “데이터센터를 운영하는 기업들의 투명성 부족으로 수요 예측이 어렵다”고도 했다.
앞서 카스텐 교수는 이에 “아마존, 구글, 메타 등의 빅테크와 대기업들도 상당수가 리눅스를 사용하고 있지만, 매우 비효율적인 사용방식인 것으로 알고 있다”면서 “만약 그들이 데이터 센터에서 우리가 추천하는 방식대로 한다면 전 세계적으로 ‘기가와트시’ 규모로 에너지를 절약할 수 있을 것”이라고 했다. 나아가선 “인터넷에서 발생하는 거의 모든 에너지 소모가 이로 인해 긍정적인 영향을 받을 수도 있다”고 기대했다.
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