[논문]작업관리를 이용한 그린 컴퓨팅 설계 및 구축

이영주; 성진우; 장지훈; 박찬열

작업관리를 이용한 그린 컴퓨팅 설계 및 구축
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이영주 (한국과학기술정보연구원) , 성진우 (한국과학기술정보연구원) , 장지훈 (한국과학기술정보연구원) , 박찬열 (한국과학기술정보연구원)

이제는 하나뿐인 지구를 지키고 살리는 녹색혁명의 시대에 살고 있다. 이에 따라 컴퓨팅의 환경도 그린 컴퓨팅 환경으로 바뀌어지고 있다. 그린 컴퓨팅은 컴퓨팅 작업에 소모되는 에너지를 줄여보자는 것으로서 컴퓨터에 대한 전력을 절감함으로써 에너지 비용 절감, 저탄소 환경으로 구성하는 것이다. 그린 컴퓨팅은 녹색 ICT(Information ＆ Communication Technology)의 일환으로, 컴퓨터 자체를 움직이는 여러 에너지들 뿐만 아니라 컴퓨터의 냉각과 구동 및 주변기가들을 작동시키는데 소모되는 전력 등을 줄이기 위해서 CPU나 GPU등 각종 프로세서들의 재설계, 대체에너지 등을 활용하는 방안 등 탄소배출을 최소화시키는 등의 환경을 보호하는 개념의 컴퓨팅이다. Christian Belady 2007년 2월, Electronics Cooling Magazine의 통계에 의하면 2001년에는 인프라 비용과 전력 비용의 합이 서버의 가격과 같았고, 2004년에는 인프라 비용이 서버 비용과 같아졌다. 그런데, 2008년에는 에너지 비용 하나만으로도 서버 비용과 같아졌다는 것을 알 수 있습니다. 이제 그린 IT, 그린 컴퓨팅은 하면 좋고, 안하고 말고가 아닌 하지 않으면 생존할 수 없는 필수적인 것으로 되어가고 있다. 본 논문에서는 KISTI 슈퍼컴퓨터에서의 그린 컴퓨팅을 구현하기 위하여 먼저 이를 적용하기 위한 서버 시스템을 설계 구축하고 각각의 프로그램을 개발하여 테스트하였다.

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문제 정의

대기전력을 절감하기 위해서 전력을 소비하는 부분들(전원부, 냉각팬, 스토리지, 드라이버 등)을 고효율 장치로 개선하는 작업이 필요하나 이 일은 제조사들의 몫이고 시스템 관리자 입장에서 대기전력을 절감하기 위하여 취할 수 있는 가장 단순한 방법으로 서버를 사용하지 않을 때에는 전원을 끄고 또 작업이 있으면 사용할 때는 시스템의 전원을 켜서 에너지 비용을 줄이고자 하는 것이다.

제안 방법

전체적인 시스템 구성은 관리노드와 계산노드들은 네트워크 스위치(Netgear)를 통하여 연결되어 있으며, IP는 사설IP를 사용하였으며, 외부에서의 접속은 보안을 위하여 계산노드로의 직접접속은 불가능하게 하였다. 관리노드는 2개의 Ethernet card를 구성하여 외부접속용과 job submit용으로 각각 구분하였다. 그리고, 전원은 PSM/PDU를 통하여 사용하게 하였다.
관리노드는 2개의 Ethernet card를 구성하여 외부접속용과 job submit용으로 각각 구분하였다. 그리고, 전원은 PSM/PDU를 통하여 사용하게 하였다. PSM/PDU는 전원분배장치로서 온라인상에서 소비전력량의 측정이 가능한 장치이다.

성능/효과

테스트 평균 절감률은 15%를 나타내었다. CPU 사용률이 낮을 때 최대 36%, CPU 사용률이 높을 때 최저 5%의 절감률을 나타내었다.
그린컴퓨터의 테스트베드를 구축하여 테스트한 결과 평균 16%의 에너지 절감효과가 있었다.
아래 그림은 전체적인 연결 구성도를 나타낸다. 전체적인 시스템 구성은 관리노드와 계산노드들은 네트워크 스위치(Netgear)를 통하여 연결되어 있으며, IP는 사설IP를 사용하였으며, 외부에서의 접속은 보안을 위하여 계산노드로의 직접접속은 불가능하게 하였다. 관리노드는 2개의 Ethernet card를 구성하여 외부접속용과 job submit용으로 각각 구분하였다.
그림은 그린제어기술을 적용하였을 때의 결과를 나타내고 있다. 테스트 평균 절감률은 15%를 나타내었다. CPU 사용률이 낮을 때 최대 36%, CPU 사용률이 높을 때 최저 5%의 절감률을 나타내었다.

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