“네트워크 장비도 그린이 대세”...현황부터 팁까지

IT 분야 에너지 절감의 주역은 역시 서버가 맡고 있지만, 네트워킹 장비들도 곧 서버를 따라잡을 것으로 보인다.

HP의 프로커브(ProCurve) 제품 관리자인 데일 코스그로는 작년 한 해 동안, 네트워크 장비 공급업체들은 전에는 한 번도 높은 우선순위를 차지한 적이 없었던 에너지 효율성을 강조하기 시작했다고 말한다.

전체 전력 소비 측면에 있어서 네트워킹 인프라는 서버나 스토리지와 동급이 아니다. 스위치보다는 서버 대수가 훨씬 더 많기 때문이다. 하지만 네트워킹은 전체 전력 예산의 15%까지도 차지할 수 있다. 그리고 정교한 전력 관리 도구를 갖춘 서버와는 달리, 네트워킹 장비는 항상 켜진 상태에서 트래픽을 수신할 준비 상태를 유지해야만 한다.

네트워크 장비의 에너지 소비 "적지 않다"

그렇다면 데이터센터의 네트워크 장비들은 얼마나 많은 전력을 소비하는지 살펴보자. 다음은 시스코와 HP의 중요 시설 서비스(Critical Facilities Services)가 제공한 것이다.

- 시스코 카탈리스트 6500 시리즈 스위치(모듈을 모두 장착했을 때) : 랙당 2~3kW

- 시스코 넥서스 7000 시리즈 스위치(모듈(Module)을 모두 장착했을 때) : 랙당 13kW

- 서버로 꽉 채운 랙당 평균 부하 : 4kW

시스코 어드밴스드 서비스 그룹의 아키텍트인 롭 알드리치에 따르면, 시스코의 엔터프라이즈급 스위치 중에서 가장 큰 넥서스 7000 시리즈는 랙당 최대 13kW까지도 소비한다고 한다. 또한 13kW 캐비닛은 여러 대의 서버 랙보다 더 많은 열을 발생시켜, 냉각에 각별한 주의를 요할 정도이다.

가트너(Gartner Inc.)의 분석가인 라케쉬 쿠마르는 대부분의 데이터센터 서버 랙들은 8~10 kW 정도가 최대라고 전한다. HP 중요 시설 서비스의 부사장 겸 총괄 책임자인 피터 그로스는 현재 캐비닛당 평균 약 4kW 정도를 소비하고 있다고 한다.

장비업체들은 이미 고효율 전력공급장치, 가변속(Variable-speed) 냉각 팬 같은 몇몇 에너지 관련 기능을 채택하고 있다. 하지만 스위치에 있어서는 현재 전력 관리 영역에서 할 수 있는 것이 제한되어 있다. 대부분의 대기 상태 스위치는 여전히 최대 작동 상태의 40%~ 60%를 소비한다. 40% 이하에서는 성능 저하가 올 수 있다는 것. 알드리치는 “사용자들이 지연편차(Latency)를 원하지 않는다면, 전력을 공급해야만 한다”고 덧붙였다.

지금은 이런 상태이지만, 앞으로는 엄청난 개선이 이뤄질 것으로 보인다.

더 효율적인 기술의 부상

에너지 효율성에 긍정적인 기술적인 개선이 몇 가지 영역에서 점차 모습을 드러내고 있다. 코스그로는 “차세대 제품이 시장에 선을 보이면, 이런 종류의 기능이 더 많이 구현될 것”이라고 강조했다. 다음은 몇 가지 예이다.

- 더 모듈화된 ASIC 설계로 LED 패널 조명부터 메모리의 테이블까지 스위치가 사용하지 않는 구성요소를 끌 수 있다.

- 반도체 기술 전반의 발전으로 차세대 칩이 등장할 때마다 누설 전류(Current Leakage)를 최소화하고 점차적으로 에너지 효율을 증가시킬 것이다. 코스그로는 “현재 100 와트(Watt)를 소비하는 네트워킹 장비를 10 와트까지 줄일 수 있을 것”이라고 전망했다.

- 더 적은 CPU 사이클, 즉 더 적은 에너지를 소비하는 효율적인 소프트웨어의 개발.

- 냉각 비용을 줄이기 위해 더 높은 동작 온도에서 구동하는 장비 설계.

예를 들면, HP의 현 프로커브 장비는 최대 130도의 온도에서도 안정적으로 동작할 수 있는데, 이는 대부분의 다른 데이터센터 장비의 기술표준보다 더 높은 온도이다. 코스그로는 “이는 데이터센터를 더 높은 온도에서 운영하고 싶어하는 IT 관리자들에 의해서 주도되었다”고 말한다.

더 높은 운영 온도는 단일 공급업체의 장비로 구성된 배선실(Wiring Closet)에서는 가능할지는 모르겠지만, 130도에 육박하는 온도를 버틸 수 있다고 주장하려면 혼합 환경에서의 테스트를 좀 더 잘할 필요가 있다. 버튼그룹의 분석가 드루 리브즈는 “더 많은 BTU(British Thermal Unit: 생성되는 열량 측정 단위)를 배출하는 서버 옆에 네트워킹 장비를 두었을 때, 네트워킹 장비나 다른 유형의 장비가 어떻게 반응할지는 아무도 모른다”고 지적했다.

현재, 네트워크 장비업체들은 대부분 자사의 장비만 가지고 테스트하고 있다.

또 하나 주목할 것은 전력 감시와 관리의 개선으로 좀 더 섬세한 제어가 가능해진다는 것이다. 실시간 전력과 온도 감시는 모든 데이터센터의 핵심이며. 성장을 관리하기 위해 필수적이다. 액센츄어의 그린 IT 실행 담당 전문가인 록웰 본커터는 “뭔가 잘못되었다면, 재앙이 발생하기 전에 그것이 무언지를 알고 싶어할 것”이라고 말한다.

LLDP(Link Layer Discovery Protocol)를 이용해 VoIP 전화기 같은 특정 네트워크 장비를 찾아내도록 관리 소프트웨어를 구성할 수도 있다. 그 다음에는 특정 시간이나 퇴근 후 각 책상 위의 관련 PC가 꺼져있으면, 해당 VoIP 수화기의 전류를 자동으로 차단하도록 소프트웨어로 구성할 수 있다.

또 다른 예도 있다. 에지(Edge) 스위치는 대개 주간에는 다중화를 위해 2대의 라우터에 연결되는데, 야간에는 한 대의 라우터를 저전력 절전 모드에 들어가도록 구성할 수 있다. 두 번째 라우터는 꼭 필요한 경우에만 “활성화(wake up)”되는 것이다.

코스그로는 이런 식의 적용은 “에너지 절감을 위한 엄청난 기회”를 의미한다고 평가했다.

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더 나은 사양과 표준

최근 제정된 표준안들도 네트워크가 비사용 중인 기간 동안 에너지를 절약하는데 도움이 될 것이며, IT가 경쟁 제품들 간의 상대 효율성을 비교하는데도 도움이 될 것이다.

에너지 효율적인 이더넷

IEEE P802.3az EEE(Energy Efficient Ethernet) 표준 초안은 네트워크 장비의 활용도가 낮을 때 전력 소비를 줄임으로써 본전을 가장 많이 뽑아줄 수도 있다. 현재 이더넷 장비들은 장비들 간에 지속적으로, 심지어는 네트워크 트래픽이 멈춰있을 때도 전력을 전달한다. EEE 표준을 지원하는 장비는 주기적으로 펄스를 보내기는 하지만, 나머지 시간에는 조용히 있어서 대기 기간의 전력 소비를 90% 이상 줄여준다. 이는 대형 네트워크에서 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다.

이 표준은 다른 동작 모드에서는 “다운시프팅(Downshifting)”을 지원할 것이다. 예를 들면, 10기가비트 스위치에서 1기가비트만을 지원하고 있는 개별 포트는 10Gbps에서 1Gbps를 지원하기 위해 필요한 구성으로 변경하여 전력을 줄이면, 트래픽이 늘어날 때까지는 에너지를 절감할 수 있다.

EEE 표준을 지원하도록 만들어진 제품은 2011년쯤부터 등장할 것으로 예상된다.

가상 NIC

현재 부상 중인 또 다른 기술로는 PCI-SIG의 MR-IOV(Multi-Root I/O Virtualization)가 있다. 이 기술은 랙 내부의 서버들이 네트워크 인터페이스 카드들로 이루어진 공유 풀에 대한 액세스를 제공한다. 이는 고속 PCI 익스프레스 버스를 통해서 이루어지는데, ? 기본적으로는 PCI 익스프레이스 버스를 서버 외부로 연장한 개념이다.

버튼 그룹의 리브즈는 “모든 서버에 NIC을 장착하는 대신, 아마도 서버 공급업체가 제공하는 도구를 이용해 랙에 있는 NIC 풀에 액세스해서 NIC들 중 한 NIC의 대역폭 일부를 서버에 할당할 수 있다”고 설명했다.

네트워크 활용도 증진에서 에너지 절감이 이루어지고, 다시 말해 각 “가상 NIC”의 대역폭을 나누어 활용하면서 필요한 NIC과 스위치 포트의 수도 줄어든다는 것. 리브즈는 빠르면 2012년에는 표준을 따르는 제품이 등장할 것으로 예상하고 있다.

에너지 효율 등급

끝으로, 에너지 효율성 측정에 대한 표준화된 측정방법이 일부 네트워크 장비에서 나타나기 시작했다. 예를 들면, 주니퍼(Juniper Networks)는 자사 일부 제품의 데이터 시트에 ECR(Energy Consumption Rating, 에너지 소비 등급)을 표시하고 있다. ECR은 ECR 이니셔티브 컨소시엄이 만든 표준 사양이다. 로렌스 리버모어 랩스(Lawrence Livermore Labs), 익시아(Ixia) 그리고 주니퍼가 개발한 이 표준은 네트워킹과 통신 장비에 대한 에너지 단위 당 성능을 측정한다.

시스코와 주니퍼는 ATIS(Alliance for Telecommunications Industry Standard)가 작년에 내놓은 TEER(Telecommunications Energy Efficiency Rating) 기술표준을 후원하고 있다.

그러나 두 기술표준 모두 보편적으로 수용되지는 않고 있다. 주니퍼는 ECR을 지원하지만 자사의 모든 제품 데이터 시트에 이 등급을 표시하지는 않고 있다. 코스그로는 사용자가 측정값을 이해하지 못하고 있어서 HP도 자사의 데이터 시트에 어떤 에너지 효율 표준도 포함시키고 있지 않다고 했다. 코스그로는 “사용자들이 신경 쓰는 것은 해당 솔루션이 사용하는 와트수이다”라고 덧붙였다.

코스그로는 또 이 기술표준의 또 다른 문제는 상세하고, 공개된 등급 평가방식이 없는 것이라고 지적했다. 이는 공급업체들이 자신들의 입맛에 맞는 방법론을 가진 등급 평가업체를 선택할 수 있음을 의미한다.

이 분야에서 제대로 된 기술표준은 대형 네트워크 장비에 대한 EPA의 에너지 스타 등급이 발표되는 올 하반기에야 나타날 것으로 보인다. 참고로 EPA가 2009년 12월 소형 네트워크 장비에 대한 에너지 스타 프로그램을 발표했는데, 대부분의 엔터프라이즈 네트워킹 장비는 올해 발표 예정인 대형 네트워크 장비 사양에 포함되게 될 것이다.

EPA 대변인에 따르면, 데이터센터에 대해서는 2010년 6월, 그리고 데이터센터 네트워킹 장비에 대해서는 2010년 말에 기술표준 초안을 발표할 예정이다. 전력 공급장치와 내부 칩 같은 구성요소, 그리고 EEE(Energy Efficient Ethernet)와 기기의 전체 전력 소비를 포함할 새 기술표준이 앞으로의 “핵심 에너지 효율성 표준”이 될 것으로 기대되고 있다.

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신규 장비 구매는 신중하게

오늘날 네트워크 관리자들이 에너지 효율성을 증가시킬 수 있는 가장 쉬운 방법은 새 장비를 구매하는 것이지만, 관리자들이 장비 수명과 잠재적인 효율성 이득을 저울질 해보아야 하므로 이는 점진적인 프로세스가 될 가능성이 크다. 수 천대의 서버가 있는 경우라면 에너지 비용 15% 절감이 의미가 있지만, 겨우 몇 개 랙 분량의 스위치인 경우, 절감할 수 있는 비용은 훨씬 더 작다.

한 개의 랙만 보더라도, 킬로와트당 비용은 업그레이드 비용을 충당하지 못할 것이다. 버튼그룹의 리브즈는 “대부분의 경우, 장비 대체를 정당화하기에 충분한 에너지를 단기간에 절감할 수는 없을 것”이라며, “통상적인 라이프 사이클을 유지하라"고 권고했다.

에너지 효율적인 네트워크 인프라 구축을 위한 5가지 팁

1. 장비를 새것으로 교체하라. 시스코는 자사의 새 장비가 에너지 효율성에 있어서 2~3년마다 15~20%씩 나아지고 있는 것으로 추산하고 있다. 이런 에너지 절감만으로는 교체를 정당화할 수 없지만, 일정대로 장비교체를 해야 하는 훌륭한 이유는 된다.

2. 에너지 효율 기능을 활용하라. 이 기능은 공급업체마다, 심지어는 모델에 따라서도 다르므로 구매 전에 확인하라. 예를 들면, 시스코의 넥서스 7000 스위치는 비어있는 라인 카드 슬롯의 전력 소비를 줄일 수 있으나, 이 기능을 좀 더 유명한 카탈리스트 6500에서는 아직 사용할 수 없다. HP의 경우는 비어 있는 슬롯의 전원을 끌 수 있게 해주지만, 수작업으로 해야만 한다. 주니퍼는 관리자가 미사용 포트에 대한 전력을 차단할 수 있게 해주나, 특정 활동 한계점에 도달한 다음에야 전력을 낮추는 스크립트를 작성해야만 한다.

3. 가상화하라. 서버 가상화는 네트워크 활용도를 높여주고 여러 대의 가상 서버가 한 대의 단일 물리 서버 한도 내에서 하나 이상의 네트워크 어댑터를 공유할 수 있도록 해줌으로써 네트워크 장비의 필요성을 줄여준다. 스위치 측면에서는 시스코의 가상 스위칭 시스템 같은 기능이 한 대의 스위치를 여러 대의 스위치처럼 기능할 수 있도록 해 줌으로써 동일한 포트에 한 대 이상의 서버를 연결할 수 있다.

이는 대부분의 기업이 최대 부하를 전제로 스위칭 용량을 과다 공급하기 때문에 가능하다. 필요한 전체 물리 포트수를 줄이면 전체 전력 소비도 줄어든다. 마찬가지로, HP의 가상 접속(Virtual Connect) 기술은 HP 서버 블레이드를 이더넷과 파이버 채널에서 추출한다. 이렇게 되면 더 적은 수의 네트워크 카드를 필요로 하게 되어, 케이블링 필요량은 줄여주고 네트워크 활용도는 높여준다.

4. 캐비닛에 주의하라. 열기/냉기 통로 열에 들어가는 네트워킹 장비가 측면 냉각방식이 아닌 전면 냉각공기를 사용하는지 확인하라. 공급업체들은 랙에 더 많은 장비를 넣을 수 있도록 해주는 측면 배기를 선호하지만, 측면 설계를 이용하는 장비들은 열기를 냉기 통로, 또는 인접 랙으로 직접 다시 불어 넣을 수 있어서 과열 가능성이 있다. 만약 공급업체에서 전면 냉각공기를 지원하는 스위칭 장비를 제공하지 않는다면, 팬두잇(Panduit)이나 챗스워쓰(Chatswoth) 같은 공급업체의 변환 키트(Conversion Kit)를 사용하여 열기/냉기 통로 구성에서 사용할 수 있게 냉각공기의 방향을 바꾸도록 캐비닛을 보강할 필요가 있다.

5. 구조적인 네트워크 설계를 사용하라. 액센츄어의 본커터는 최고의 에너지 효율을 얻기 위한 가장 확실한 방법은 TIA(Telecommunications Industry Association)의 TIA-942 데이터센터 통신 인프라 표준(Telecom Infrastructure Standard for Data Centers)을 준수하는 것이라고 강조했다. 이 표준은 개별 랙에서 최종적으로 서버, 스토리지, 그리고 다른 IT 장비에 연결되는 주분배 영역의 네트워킹 장비를 정확하게 찾아내 준다.

* 출처 : http://www.idg.co.kr/newscenter/common/newCommonView.do?newsId=61608