초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
ㅇ 클라우드 기반 엑사스케일 HPC 컴퓨팅 환경에 대비하여 거대과학 데이터 연산처리의 병목한계를 극복(200GB/s 이상)하기 위해 GPU 가속화 입출력 인터페이스를 제공하고, 빅데이터 및 AI 연산분석 처리시간을 획기적으로 단축(5배 이상)하기 위해 NVMe-oF 프로토콜에 최적화 된(T/C) 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPUDirect 스토리지 솔루션 기술을 개발함

ㅇ End Product
● 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPUDirect 스토리지 시스템 (SW

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
ㅇ 클라우드 기반 엑사스케일 HPC 컴퓨팅 환경에 대비하여 거대과학 데이터 연산처리의 병목한계를 극복(200GB/s 이상)하기 위해 GPU 가속화 입출력 인터페이스를 제공하고, 빅데이터 및 AI 연산분석 처리시간을 획기적으로 단축(5배 이상)하기 위해 NVMe-oF 프로토콜에 최적화 된(T/C) 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPUDirect 스토리지 솔루션 기술을 개발함

ㅇ End Product
● 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPUDirect 스토리지 시스템 (SW+HW)
● 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPUDirect 스토리지 솔루션 (서버탑재형SW)
● 엑사스케일 HPC 컨테이너 GPU 가속화 SW 솔루션 (서버탑재형SW)
● 엑사스케일 HPC 컨테이너 고속 GPU 자원 연동 배치 스케줄러 SW (서버탑재형SW)

◎ 전체 내용
ㅇ 핵심 기술
● 고성능 저지연 GPUDirect 스토리지 IO 기술 (세계 Top 5위)
● 고확장 고효율 엑사스케일 스토리지 데이터 리덕션 기술 (세계 최고수준)
● 컨테이너 기반 고속 GPU 자원 연동 배치 스케줄러 기술 (세계 최고수준)

ㅇ 연구개발 목표 및 내용 종합

□ 연구개발성과
ㅇ 주요 기능 (또는 규격)
● GPUDirect를 지원하는 저지연 고성능 표준 스토리지 인터페이스
● 대규모 체크포인트 데이터 처리를 위한 로컬/리모트 버스트 버퍼
● 엑사스케일 유연한 스토리지 확장 및 리밸런싱 기능 제공
● 컨테이너 기반 GPU 최적화 자원 연동 재배치 스케줄러 기능 제공
● 컨테이너(CSI) 및 SNIA 표준(Swordfish) 스토리지 관리 기능 제공
● 스토리지 데이터 리덕션(압축 및 중복제거 티어링) 기능 제공
● 고성능 고가용성 네트워크 레이드 및 스냅샷 원격 복제 기능
● 고성능 전용 및 표준 블록 및 오브젝트 서비스 기능
ㅇ 주요 성능치

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
ㅇ 적용범위(또는 서비스)
● COVID-19 분석과 같은 긴급한 데이터 분석에 필요한 획기적인 시간 단축을 위해 스토리지 성능이 요구되는 생명과학 컴퓨팅 분야
● 컨테이너 기반 GPU를 활용한 다양한 분석 어플리케이션 환경에서 스토리지 I/O 성능 병목으로 AI 모델 훈련 시간이 지연되는 인공지능 처리 분야
● 기후변화 시뮬레이션 및 지진/천문연구와 같은 고성능 체크포인트 처리 성능을 요구하는 기초과학 HPC 컴퓨팅 분야
● 엑사스케일 대용량 데이터 분석에 필요한 스토리지 구축에 예산을 절감하기 위한 스토리지 아키텍처가 요구되는 빅데이터 서비스 분야
● 가상화 환경에서 대용량 저지연 I/O를 충족하며 표준 스토리지 인터페이스를 요구하는 대용량 사설 및 공공 클라우드 서비스 분야
ㅇ 기대효과
● (스토리지 병목문제 해결) 본 연구에서 개발되는 엑사급 HPC 환경 하에서 컨테이너를 기반으로 한 GPUDirect 스토리지 솔루션은 대용량 데이터의 고속 처리, 이동 및 저장 과정에서의 대역폭 병목문제를 해결하는 기술연구의 선도적 역할을 함
● (엑사급 초성능 거대 데이터 처리기술 확보) 다가올 미래 컴퓨팅 환경에서 엑사급 컴퓨팅과 빅데이터가 상호 융합되는 초성능 시대로의 패러다임 전환에 대비하여 스토리지 기술을 개발 반영하여 사업화 시킨 실제적 응용 사례를 확보
● (고속의 AI 분산데이터 처리기술 기반 확보) 거대 데이터의 저장과 고속의 AI 분산 데이터 처리를 동시에 충족하는 기술로서 거대 데이터의 분석 시간을 획기적으로 단축시키는 대용량 데이터 스토리지 기술의 기반이 됨
● (슈퍼 컴퓨팅 환경에서의 고성능 스토리지 IO 기술 확보) 본 과제에서 개발되는 엑사스케일 HPC 환경을 위한 스토리지 뿐만 아니라 차세대 수퍼 컴퓨팅의 환경 기반이 되는 고성능 스토리지 IO 기술을 확보함으로서 선도국가와의 기술격차를 좁힘
● (고성능 스토리지기술 연구/사업화 기반) 해당 개발 과제를 통해 체계적인 활용방안을 제시하여 향후 대용량 데이터의 고성능 처리 스토리지 관련기술 연구 및 사업화 기간을 단축하는 효과 기대

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1) 배경 및 필요성 ... 10
• 2) 대상 개발기술 개요 ... 12
• 3) 적용 분야 및 용도 ... 16
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 17
• 2) 연구개발과제의 단계별 목표 및 내용 ... 20
• 3) 1차년도 개발 수행 내용 ... 21
• 4) 2차년도 개발 수행 내용 ... 30
• 5) 3차년도 개발 수행 내용 ... 38
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 45
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 45
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 118
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 138
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 151
• 5) 목표 달성 수준 ... 151
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 152
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 153
• 1) 기술적측면 ... 153
• 2) 경제적, 산업적 측면 ... 153
• 3) 사회적 측면 ... 154
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 (사업화) ... 155
• 1) 사업화 전략 ... 155
• 2) 사업화 계획 ... 156
• 3) 투자 계획 ... 158
• 4) 생산 계획 ... 159
• 5) 해외시장 진출 계획 ... 159
• 6) 사업화에 따른 기대효과 ... 160
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 161
• 1) 개발성과에 대한 주요 요구 및 경쟁제품 ... 161
• 2) 스토리지 Node 이중화 연구 ... 162
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 164
• 끝페이지 ... 167