데이터 센터의 유연한 가속솔루션 알보로 제공되는 Xilinx 알베오

목차

1. 데이터 센터 다이내믹스 개요
2. 컴퓨트 워크로드와 네트워크, 스토리지 워크로드
3. 도메인별 가속솔루션 적용
4. FPGA의 역할과 특징
5. 알보 네트워크 가속솔루션
6. 알보 스토리지 가속솔루션
7. 알보 컴퓨트 가속솔루션
8. Xilinx 엑셀러레이션 플랫폼
9. 알보 아이템과 성능 결과
10. FPGA 기반의 스마트 NIC
11. FPGA 가속 솔루션의 장점과 생태계
12. Xilinx 부스 방문 및 데모 안내

데이터 센터 다이내믹스 개요

안녕하세요! XY 회사의 마케팅팀입니다. 오늘은 데이터 센터에서 사용하는 알보 (Alvo) 가속솔루션에 대해 이야기하려고 합니다. 먼저, 데이터 센터 다이내믹스에 대해 간략하게 알아보겠습니다. 데이터 센터에 대해 이야기할 때, 우리는 하이퍼 적용 기업부터 2차 클라우드 서비스 제공자, 통신사 및 A/V(오디오/비디오) 서비스, 개인 클라우드까지 양극단을 포함하는 스펙트럼을 말합니다. 이러한 워크로드에 대해 이야기할 때, 클라우드 서버에서 수행되는 계산 작업 뿐만 아니라 네트워킹과 스토리지와 관련된 많은 워크로드도 고려해야 합니다.

컴퓨트 워크로드와 네트워크, 스토리지 워크로드

기존에는 클라우드 서버는 주로 계산 작업에 사용되는 것으로 생각되었습니다. 하지만, 경험이 부족해 지칠 곳 없이 급증한 기계 학습, 비디오 인코딩, 대규모 데이터 분석, 데이터베이스, 고성능 컴퓨팅 등 컴퓨트 워크로드가 발전하고 있다는 사실을 강조하고 싶습니다. 또한 네트워크와 관련된 워크로드도 급증하고 있습니다. SDN(Software Defined Networking)의 등장과 가상 스위칭 기능이 확대되면서, 네트워크 관련 워크로드도 CPU 사이클을 점점 더 차지하고 있습니다. 마찬가지로 스토리지 역시 NVMe를 통한 로컬 또는 원격 스토리지 사용이 증가하면서, 스토리지 관련 워크로드 또한 서버의 CPU 리소스를 차지하고 있습니다. 따라서 이러한 워크로드에 대응하기 위한 상당한 CPU 자원이 필요한 상황입니다.

도메인별 가속솔루션 적용

이러한 문제를 해결하기 위해 도메인별 가속솔루션을 적용하는 것이 일반적으로 수용되는 방법입니다. 도메인별 가속솔루션은 해당 워크로드에 특화된 아키텍처라고 볼 수 있습니다. 예를 들어, 기계 학습과 관련된 작업은 GPU를 활용해 왔으며, 텐서 프로세서와 같은 ASPP가 기계 학습에 특화된 솔루션으로 사용되어 왔습니다. 이는 가속솔루션의 일종으로 볼 수 있습니다. 비디오 코덱을 통한 비디오 인코딩은 다른 예입니다. 이러한 경우에는 인코딩을 위한 애플리케이션 특화 ASIC 솔루션이 사용되는 경우가 있습니다.

FPGA의 역할과 특징

    이제 전반적인 가속솔루션에 FPGA의 역할을 알아보겠습니다. FPGA는 다양한 작업에 대해 최적화된 솔루션을 사용하는 것으로 널리 인정됩니다. FPGA는 빈 도화지와 같이 매우 유연하게 사용할 수 있는 특징이 있습니다. 특정한 워크로드에 대한 도메인 특화 아키텍처를 FPGA 패브릭 위에 구축하여 다양한 워크로드에 효과적으로 대응할 수 있습니다.

알보 네트워크 가속솔루션

, compounds, 실리콘 클라우드 용량, 네트워크 용량, 비디오 스토리지 알고리즘에 실리콘 클라우드 용량 공유, 상용화된 네트워크 트래픽 앱 (cuda)는 6, 40 기반 ssk, 비디오와 관련된 네트워크 재설정, 처리, 컴퓨팅, 비디오 영상 더비딩 등 다양한 방법으로 사용될 수 있습니다. 하이퍼 스케일 데이터 센터에서 많이 사용되는 FPGA에는 기존의 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC) 칩을 이용한 방식과 다르게, 네트워크 인터페이스 컨트롤러와 스마트 액셀러레이션 기능을 하나의 FPGA에 통합하여 사용하는 방식이 최근 등장하고 있습니다. 이렇게 사용되는 FPGA를 기반으로 하는 스마트 NIC는 네트워크와 스토리지, 컴퓨트 가속 솔루션을 모두 수행할 수 있습니다. 그렇기 때문에 FPGA가 가지고 있는 다양한 기능 덕분에 네트워크 가속 솔루션 뿐만 아니라 스마트 NIC도 개발될 수 있다는 것입니다.

알보 스토리지 가속솔루션

새로운 스토리지 가속 솔루션 I/O 스트림은 Xilinx가 최근 출시한 Alveo 카드를 사용합니다. 이 알보 카드는 기존 메모리 대비 탁월한 성능과 적은 latency를 보여주면서, 스토리지 연산에 매우 효과적입니다. 이 알보 카드는 크기와 메모리 용량에 따라 다양한 옵션으로 제공되며, 동적으로 재구성할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 이렇게 동적으로 재구성이 가능한 알보 카드를 사용하면, 어떠한 컴퓨터 작업에도 최적화된 성능을 제공할 수 있습니다.

알보 컴퓨트 가속솔루션

알보를 사용한 컴퓨트 가속솔루션도 매우 효과적입니다. Xilinx는 기계 학습에 대한 기준 성능과 낮은 대기 시간을 보여주면서 알보를 사용한 컴퓨터 가속솔루션에 대해 상세히 설명했습니다. 또한 알보를 사용하여 스토리지 가속솔루션과 계산 스토리지에 대한 솔루션에 대해서도 자세히 설명했습니다. 또한 네트워크 가속솔루션에 대해서도 알보 기반의 솔루션에 대해 추가적인 상세 정보를 제공했습니다.

Xilinx 엑셀러레이션 플랫폼

지금까지 소개한 알보 카드는 Xilinx의 엑셀러레이션 플랫폼을 사용하여 개발되었습니다. 이 엑셀러레이션 플랫폼은 하드웨어에서 실행되는 결과물입니다. 이 플랫폼 위에는 통합 개발 환경이 있으며, 사용자는 이를 사용하여 기능을 작성하고, 컴파일하고, FPGA에서 실행할 수 있습니다. 또한 FPGA에서 실행될 기능들을 동적으로 로드하고 재구성할 수 있는 런타임도 제공됩니다. 그리고 Xilinx 또는 파트너사로부터 제공되는 라이브러리와 중간 소프트웨어를 통해 애플리케이션을 개발할 수 있습니다. 이렇게 개발된 애플리케이션은 사용자들이 자세한 FPGA 세부정보와 프로그래밍에 대해 알 필요 없이 쉽게 사용할 수 있습니다. 이를 통해 알보 액셀러레이션 플랫폼 위에 다양한 응용 프로그램과 솔루션들이 개발되고 있으며, 그 중 일부는 성능 향상에 대한 벤치마크 결과를 공개하고 있습니다.

알보 아이템과 성능 결과

Xilinx는 알보 액셀러레이션 플랫폼과 관련된 다양한 솔루션과 성능 결과를 공개하고 있습니다. 이 자료를 통해 알보 카드와 FPGA를 사용한 가속솔루션의 효과를 확인할 수 있습니다. 성능 향상 측면에서 기존의 소프트웨어 솔루션과 비교했을 때, 알보에 의한 가속솔루션은 약 6배에서 40배의 성능 향상을 보여주었습니다. 이는 상당히 매력적인 수치입니다. 또한 알보를 통해 클라우드와 온프레미스 환경 간 유연한 애플리케이션 이동도 가능하게 되었습니다.

FPGA 기반의 스마트 NIC

FPGA를 사용한 네트워크 가속솔루션들 중에서도 스마트 NIC(SSO)는 매우 강력한 솔루션입니다. Xilinx와 협력 파트너인 솔라 플레어 (SolarFlare)에서는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC) 기술을 FPGA에 통합하여 FPGA 기반의 스마트 NIC 솔루션을 개발하고 있습니다. 이 기술은 높은 처리량과 낮은 대기 시간을 겸비하고 있으며, 네트워크 수신 및 송신 방향으로 각각 초당 1억 개의 패킷 처리를 수행할 수 있습니다. 이는 매우 높은 처리량을 제공하는 솔루션입니다. 또한 이 기술은 P4 또는 C/C++와 같은 고급 프로그래밍 언어를 사용하여 확장할 수 있으므로, 다양한 가속솔루션을 추가할 수 있습니다. 이 솔루션은 Linux와 DPDK(Post-drivers)를 포함하고 있습니다.

FPGA 가속솔루션의 장점과 생태계

요약하자면, FPGA는 컴퓨트, 스토리지, 네트워크에 적합한 솔루션입니다. 기존의 ASIC(응용 고정 소자) 솔루션에 대응하는 고성능을 제공하지만, 프로그래밍 가능한 솔루션의 유연성도 가질 수 있습니다. 또한 스마트 NIC뿐만 아니라 컴퓨트와 스토리지 가속솔루션의 통합도 가능함을 언급했습니다. FPGA는 다양한 작업에 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는데, 이는 컴퓨트, 스토리지, 네트워크 가속솔루션에 대한 요구사항을 충족시킬 수 있습니다. 또한 알보 제품은 FPGA as a Service인 Amazon F1 인스턴스와 Mendax와 같은 환경에서 사용할 수 있어 클라우드 환경에서도 매우 중요한 발전입니다. Xilinx는 다양한 솔루션과 애플리케이션을 제공하고 있으며, 그 생태계는 지속적으로 발전하고 있습니다.

Xilinx 부스 방문 및 데모 안내

마지막으로, Xilinx 부스인 815번 부스에 방문하여 세 가지 데모를 확인해보시기 바랍니다. 이 데모에서 알보 기반의 솔루션들을 직접 확인하고, FGA에 대한 자세한 내용을 문의하실 수 있습니다. 또한 이번 오후 2:40에 엑셀러레이션 솔루션에 대한 Jim Dworkin의 강연이 있습니다. 이 강연에서는 더 많은 솔루션에 대해 상세히 이야기하게 될 것입니다. 감사합니다!