<사진 출저 : David Brimm>
EU 이니셔티브 NEXTGenIO는 새로운 메모리 기술을 기반으로 한 컴퓨팅 플랫폼을 설계하고 개발했다. 이것은 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템의 입출력 (I/O) 성능을 향상시키는데 도움이 될 것이다.
시뮬레이션 기반의 예측가능성을 높은 정확도로 구현하는 능력으로 인하여 HPC 시스템은 사실상 거의 모든 산업 및 분야에 걸쳐 다양한 응용프로그램(applications)에 점점 더 많이 사용되고 있다. 그러나 수십억 개의 데이터를 실시간으로 분석하기 위해 수천 개의 프로세서를 병렬로 처리하는 HPC에도 해결해야 할 문제가 없는 것은 아니다.
과학적 모델링과 시뮬레이션에 대한 보다 복잡한 요구는 현재 초당 10경 번 이상의 부동 소수점 운영(FLOPS)을 수행할 수 있는 더 빠른 HPC 시스템의 필요성을 강조한다. 다음 단계는 최소한 1엑사플롭스(exaFLOPS) 또는 초당 100경회의 연산 작업을 제공할 수 있는 엑사스케일 컴퓨팅으로 2021년에 이 수준에 도달할 것으로 예상된다. 엑사스케일 기술은 기존시스템보다 훨씬 정확하고 상세하며 대규모 모델링 및 시뮬레이션을 가능하게 할 것이나 몇 가지 해결해야 할 과제가 수반된다. 가장 주요한 과제는 시스템의 입출력(I/O) 성능이 충분히 빠르지 않음으로 인하여 나타나는 입출력(I/O) 병목 현상이다. 유럽연합이 지원하는 NEXTGenIO 프로젝트는 바로 이 문제를 해결했다.
프로젝트 웹사이트에서 연구진은 현재 시스템이 데이터를 빠르게 처리할 수 있지만, 속도는 시스템이 데이터를 읽고 쓸 수 있는 속도에 따라 제한되며, 이는 시스템의 시간과 에너지에 상당한 손실이 있다고 말한다. 그들은 이러한 병목 현상을 넓힐 수 있고 궁극적으로 제거할 수 있다면 HPC 시스템의 성능과 효율성이 크게 향상될 것 이라고 주장한다. NEXTGenIO 프로젝트는 새로운 비휘발성 임의 접근 메모리 기억장치(NVRAM,Non-Volatile Random Access Memory)를 사용하여 슈퍼컴퓨팅에서 입출력(I/O)성능을 대폭 향상시키기 위한 프로토타입 하드웨어 플랫폼을 설계하고 구축했다. 비휘발성 메모리 기술(NVRAM)은 전원이 꺼진 후에도 저장된 데이터를 검색할 수 있다. 이 프로젝트는 하드웨어 외에도 프로토타입에 구현된 완전한 소프트웨어 스택도 개발했다. 이 새로운 시스템의 메모리와 저장 공간(storage)의 계층을 메우는 성능은 해당 분야의 판도를 바꿀 만큼 뛰어난 것으로 여겨진다.
NEXTGenIO 프로젝트를 주도하고있는 에든버러 대학의 슈퍼컴퓨팅 센터(EPCC)의 미첼 웨이랜드(Michele Weiland) 박사는 'Primeur Magazine'과의 인터뷰에서 프로젝트의 목표가 고성능 컴퓨터(HPC) 시뮬레이션에서 입출력(I/O) 병목현상을 최대한 제거하는 것이었다고 말하면서 이는 기존 고성능 컴퓨터(HPC) 시뮬레이션뿐만 아니라 다가오는 데이터 집약 및 데이터 분석 유형의 응용 프로그램과도(applications) 관련이 있다고 지적했다. 그는 프로젝트의 목적이 이 새로운 메모리 기술을 사용하여 휘발성 임의접근 주기억장치(DRAM, dynamic random access memory)와 전압향상(power advances) 사이에 계층을 구현하여 성능 격차를 해소하는 것이라고 덧붙였다.
지속적인 개발
웨이랜드 박사는 NEXTGenIO 프로젝트에 의하여 개발된 시스템은 앞으로 3년 동안 지속될 것이라고 덧붙였다. 이 인터뷰에서 에딘버러 대학 슈퍼컴퓨팅 센터의 아드리안 잭슨(Adrian Jackson)은 “우리는 안정적이고 사용 가능한 훌륭한 시스템을 가지고 있고 향후 2,3년 동안 이를 더 잘 활용할 수 있다”고 말했다. 그는 또한 사용자가 응용프로그램을 사용하는 방식과 산업계가 어떻게 상호작용하는지 관찰하면서 응용프로그램(applications)을 개발하고 최적화하는 데는 많은 작업이 필요하다고 말했다.
매거진 HPCwire는 프로젝트의 여러가지 고성능 컴퓨팅(HPC) 사용 사례를 알려준다. 그 중 하나는 프로젝트 파트너인 유럽 중거리 기후예측센터(ECMWF)이다. 유럽 중거리 기후예측센터(ECMWF)는 NEXTGenIO 플랫폼을 사용하여 새로운 종류의 메모리에 데이터를 출력하고 성능을 크게 향상시킬 수 있었다.
