인텔(Intel)은 태평양 표준시 기준 6월 12, 13일 양일간 미국 오레곤(Oregon)주 포틀랜드의 인텔 존스 팜 캠퍼스(Jones farm Campus)에서 글로벌 미디어들을 초청, 새로운 인텔 제온 스케일러블 프로세서와 플랫폼의 기술적 특징과 전략 등을 소개하는 워크숍을 진행했다. 이번 워크숍에서는 스카이레이크 아키텍처 기반의 제온 스케일러블 프로세서가 가진 기술적 특징들이 자세히 소개되었다.

인텔의 제온 스케일러블 프로세서(Xeon Scalable Processor) 제품군은 기존에 지원 소켓 수와 기능을 기준으로 나뉘어 있던 제온 E5, E7 프로세서 제품군을 통합, 재구성해 새로운 브랜드로 선보인다. 제품군 내에서는 코어 수나 기술적 특징을 기반으로 플래티넘, 골드, 실버, 브론즈 등으로 나뉘어, 고객에 좀 더 ‘확장성’에 집중한 선택이 가능하도록 한 것이 특징이다. 그리고 이 중 최상위 모델인 ‘제온 플래티넘 8100 시리즈 프로세서’는 프로세서 당 최대 28코어와 함께, 8소켓 지원 구성을 갖췄다.

새로운 제온 스케일러블 프로세서는 ‘스카이레이크(Skylake)’ 아키텍처를 기반으로 해, 새로운 메시(Mesh) 아키텍처를 채택해 프로세서 내부의 자원들에 접근함에 있어 향상된 대역폭과 지연시간 감소를 제공한다. 또한 캐시 동작 방식과 구성이 변경되었으며 AVX512 명령어 셋 등이 추가되었으며, 하드웨어 가속 지원 기능들의 성능도 올라갔다. 이와 함께, 플랫폼 차원에서도 칩셋에 기본 네트워크 인터페이스 구성이 강화되고 QAT 가속기가 내장되었으며, NVMe에서의 RAID 구성 등도 지원된다.


생성되고, 이동되고, 저장되는 데이터의 양이 전례 없이 폭증하게 되면서, 스토리지 부분에서도 큰 기회가 생기고 있다는 평이다. 그리고 인텔은 제온 스케일러블 프로세서와 인텔 SSD가 스토리지 영역에서도 새로운 수준의 성능과 민첩성, 확장 효율성 등을 제공해, 빠르게 변화하는 스토리지 시장에서 큰 기회를 잡을 수 있을 것으로 기대했다. 이와 함께 스토리지로의 플랫폼 활용을 최적화하는 PSE(Platform Storage Extensions)를 통해 CBDMA(Quick Data), NTB(Non-Transparent Bridging), ADR(Async DRAM refresh), XOR, CAS(Cache Acceleration Software), PCIe 듀얼캐스트 등을 제공한다고 덧붙였다.

제온 스케일러블 프로세서와 플랫폼은 데이터 스토리지 워크로드를 위한 플랫폼으로도 훌륭한 구성을 제공한다. 특히 칩셋에서 제공하는 10Gb 이더넷과 QAT와 함께, 확장된 I/O와 NVMe SSD를 위한 VMD(Volume Management Device), VRoC(Virtual RAID on CPU), 메모리 드라이브 기술(Memory Drive Technology) 등은 스토리지 구성 형태를 바꿀 수 있을 기술이다. 이와 함께 성능 최적화를 위한 ISA-L, SPDK(Storage Performance Development Kit) 등도 제공하며, 프로세서 패키지에 통합된 옴니패스 패브릭이나 인텔의 SSD 제품군을 결합해 잠재력을 극대화할 수 있다.

스토리지를 위한 플랫폼의 성능 측면에서는 더 높은 성능의 코어가 더 많이 제공되는 부분과 프로세서 내부의 버스 구조 보강, 더 높은 메모리 성능과 PCIe 연결성 확장, 더 높은 성능의 미디어와 가속기, 소프트웨어 최적화 등이 특징으로 소개되었다. 그리고 스토리지 성능의 향상은 서버의 활용률을 높이고, 소프트웨어 라이선싱 비용을 낮출 수 있게 하며, 더 빠른 프로세싱과 함께, 압축 기능의 적극적인 활용을 가능하게 한다고 밝혔다.

데이터 전송 속도 측면에서는, 6채널로 확장된 메모리 컨트롤러를 통한 메모리 대역폭 확장, 기존보다 더 많아진 프로세서 당 48개의 PCIe 레인, UPI의 성능 향상 등이 꼽혔다. 이와 함께 스토리지를 위한 프로세서 성격은 코어 수와 동작 속도 모두가 중요한데, 동작 속도가 높을수록 IOPS 성능은 올라가고 지연 시간은 줄어드는 모습을 보인다고 밝혔다.


스토리지 최적화를 위한 소프트웨어 지원으로는 ISA-L과 SPDK가 꼽힌다. ISA-L은 인텔 프로세서 전반을 지원하는 최적화된 라이브러리로, 데이터 정합성이나 암호화, 보호, 압축 등에서 향상된 성능을 제공한다. 특히 EC(Erasure Coding) 성능을 100% 향상시키며, 해시 계산에서도 100~200% 성능 향상으로 중복제거 작업 등에서 장점을 제공하고, 암호화에서도 AES-GCM 성능을 20% 향상시킨다고 소개했다. 이와 함께 SPDK는 NVMe와 NVMe-oF 환경에서 최적화된 스토리지 활용을 지원해, 네트워크 스토리지의 성능을 크게 끌어올릴 수 있게 한다.

스토리지의 반응성과 높은 수준의 QoS 준수를 위한 솔루션으로는 ‘옵테인 SSD’가 소개되었다. 옵테인 SSD는 99% QoS 기준에서 1/60 정도의 지연 시간 수준을 달성해, 지연 시간 쪽에 민감한 크리티컬 애플리케이션에 잘 어울리는 성격을 가지고 있다. 또한 높은 부하 상황에서도 최대 40배 빠르고, 어떤 부하 상황에도 지속적으로 일관된 응답 시간을 제공한다고 소개되었다. 그리고 옵테인 SSD DC P4800X와 SPDK를 활용한 스토리지 성능에서, 싱글 코어 활용으로도 10배 낮은 지연시간과 10배 높은 성능 등을 제공해, 남는 코어를 다른 작업에 활용할 수 있게 해 효율을 높인다고 덧붙였다.

Asiainfo Telco BSS의 활용 사례에서, 제온 플래티넘 8180 프로세서 기반의 시스템은 4소켓 E7-8890 v4 대비 1.4배의 성능을 제공하며, 이는 더 많은 코어와 메모리 대역폭의 덕분이라고 소개되었다. 그리고 옵테인 SSD를 적용하면 이보다도 1.56배의 성능을 얻을 수 있으며, 이 때 기존 E7-8890 v4와의 성능 차이는 2.21배에 이른다고 밝혔다. 이 외에도, 암호화 등에서 QAT를 활용할 경우에는 활용하지 않는 경우 대비 1.29배의 성능을 기록했다고 덧붙였다. 또한 카미나리오(kaminario)는 QAT를 활용해 데이터 압축 비율을 평균 50% 가량 향상시킬 수 있었다고도 소개했다.



민첩성 측면에는 네트워킹, 메모리와 스토리지의 확장성, 폭넓은 포트폴리오 구성 등이 포함된다. 그리고 스케일업 및 스케일아웃 확장을 위한 네트워크 지원에 있어, 스케일업 형태 구성 스토리지에는 100G 연결의 옴니패스 패브릭을, 하이퍼컨버지드 등 이더넷 기반 스케일아웃 확장에는 iWARP RDMA를 지원하는 4포트의 플랫폼 내장 10Gbps x722 를 활용할 수 있다고 소개했다. 이 때 x722의 iWARP RDMA는 스토리지 워크로드 처리에서 OS와 시스템 드라이버 부분을 건너뛸 수 있도록 해 오버헤드와 지연 시간을 줄이고 처리 성능과 프로세서 활용을 개선한다.

마이크로소프트의 Storage Spaces Direct 환경에서, iWARP RDMA는 천체 애플리케이션 I/O 성능을 50% 정도까지 끌어올리고, 지연 시간 측면은 최대 45% 정도까지 감소시킬 수 있다고 소개되었다. 또한 I/O 처리를 위한 프로세서 사이클도 최대 40% 가량 줄일 수 있으며, 프로세서 사용률의 밸런스 또한 개선시키는 효과가 있다고 덧붙였다.

옵테인 SSD와 함께 소개된 바 있는 ‘메모리 드라이브 기술’은 옵테인 SSD와 시스템 메모리를 대용량의 단일 메모리 풀로 구성할 수 있게 하며, 이를 활용하기 위한 별도의 프로그램이나 운영체제의 수정도 필요 없는 것이 특징이다. 이를 통해, 제온 프로세서가 접근할 수 있는 메모리 영역의 최대치에 가깝게 풀을 확장해, 2소켓에는 최대 메모리 용량의 8배인 24TB, 4소켓서는 최대 메모리 용량의 4배인 48TB까지 구성해, 대용량 메모리 기반의 특정 워크로드에서 성능 향상을 기대할 수 있게 한다. 또한 새로운 플랫폼의 메모리와 PCIe 성능 향상은 이 기술의 장점을 극대화한다고 덧붙였다.

한편 NVMe SSD 기반의 용량 중심 스토리지 구성에 있어, 향후에는 U.2 7mm 등 폼팩터가 더 얇아지고, 드라이브당 용량이 4TB 정도로 두 배 높아지면서, 유닛당 용량 집적도는 4배까지 늘어날 수 있을 것이라고 소개했다. 그리고 성능 중심의 스토리지 구성에는, 이전에는 10개의 NVMe 드라이브를 사용했다면, 이제는 더 늘어난 PCIe로 2개 프로세서에서 24개 NVMe 드라이브를 사용할 수 있어, 유닛당 2.4배 많은 용량과 더 높은 성능을 구현할 수 있을 것이라고 밝혔다. 이 외에도, VMware vSAN에서 인텔의 새로운 3D NAND 기반 SSD들은 용량을 두 배 늘리고, IOPS 성능을 6% 향상시켜, GB당 비용은 63% 절감시킬 수 있다고 덧붙였다.



스토리지의 효율성 측면에서는 신뢰성과 관리성 측면이 소개되었다. 이 부분에서 인텔의 SSD들은 엔터프라이즈 급에서도 높은 수준의 신뢰성을 제공하고 있지만, NVMe SSD들은 예전 하드 드라이브의 RAID 구성에서처럼 핫스왑 지원이 되지 않았던 점 등이 부족한 점으로 꼽혀 왔다. 그리고 인텔의 VMD(Volume Management Device)는 이 부분의 아쉬움을 해결할 수 있는 솔루션으로, 장애가 발생한 NVMe SSD의 에러 핸들링과 핫플러그를 가능하게 하며, 이상이 생긴 드라이브를 구분해 외부에 LED로 알릴 수 있도록 해, 관리 효율성을 크게 높였다.

프로세서의 PCIe 루트 콤플렉스에 구성되는 VMD는 통합 엔드포인트 형태로의 NVMe SSD 관리를 제공하며, 관리를 위한 표준 소프트웨어 인터페이스를 통해 드라이브를 다룰 수 있게 한다. 프로세서에는 PCIe x16 레인당 하나씩, 총 3개의 VMD 도메인이 존재하며, 인텔 뿐 아니라 다른 제조사들의 SSD 등도 지원이 가능하다. 현재 인텔은 이 기술의 활용을 위한 하드웨어 수준의 지원과 함께 VMD 드라이버를 리눅스 커널 4.5 등에서 제공하고 있다.

스토리지의 관리 측면에서는 PCH에 포함된 ME 기능이나 새롭게 적용된 IE 기능, 최대 6개의 SMbus 컨트롤러를 통한 관리와 함께, 인텔 SSD DC P4500 시리즈에 포함된 새로운 관리 기술들이 소개되었다. 이 NVMe-MI는 외부에서 드라이브 상태와 온도의 모니터링과 함께, 온라인 SSD 펌웨어 업데이트 등을 제공한다. 또한 ‘인텔 데이터센터 매니저’는 실시간 전력과 온도 모니터링, 상태와 활용률 모니터링, 전력 사용 최적화 등을 제공하며, 제온 스케일러블 프로세서의 텔레메트리를 새롭게 지원하고, 내장 분석 기능이나 랙 공간 용량 보기, 플랫폼 상태 보기 등을 새롭게 지원한다.

VROC(Virtual RAID on CPU)는 NVMe SSD 구성에서 성능과 신뢰성 등을 높이고, 플랫폼의 복잡성을 낮춰줄 수 있는 솔루션으로, 프로세서에 연결된 NVMe SSD들의 RAID 구성을 하드웨어 레벨에서 지원한다. 인텔은 이 기술의 의의에 대해, NVMe SSD에서 신뢰성이 확보된 엔터프라이즈 급 RAID 구성 옵션을 편리하게 사용할 수 있도록 제공한다는 점을 강조했다. RAID 0, 1, 5, 10을 지원하고, 하드웨어 키 업그레이드 옵션이 있으며, 윈도우와 리눅스 환경에서 지원되고, 인텔 이외에도 서드파티의 SSD도 지원이 가능하나 VRoC에 대응하는 SSD의 디바이스 드라이버가 필요하다.

VRoC 구성에서 부팅 가능한 드라이브는 단일 VMD 도메인에서 최대 4개의 드라이브 구성만 가능하며, PCIe 스위치 밑에 있다 해도 단일 VMD 도메인에서 4개 드라이브까지 구성이라면 부팅 가능 구성을 활용할 수 있다. 데이터를 위한, 부팅이 지원되지 않는 RAID 구성은 제약이 적은 편인데, 다른 VMD 도메인이나, 다른 프로세서의 VMD 도메인까지도 묶을 수 있으며, PCIe 스위치의 존재 유무도 상관이 없다.

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