지구온난화 해결...획기적 데이터센터 서버 효율화 알고리즘

폭증하는 인터넷 사용의 이면에는 데이터센터 컴퓨터 서버에서 소비되는 막대한 양의 전력이 있다. 이는 지구온난화에 영향을 미친다. 한 연구에 따르면 세계 IT산업 핵심인 데이터센터의 이산화탄소(CO₂) 배출량은 전 세계 총 항공 교통량 만큼이나 기후에 부담을 주고 있다. 용량으로는 연간 400테라와트시(TWh,1TWh=1조Wh)에 해당한다. 게다가 불과 몇 년만 있으면 배출량이 2배가 될 것으로 예상된다. 데이터센터의 친환경 전환이 시급하다.

이런 가운데 최근 덴마크 연구진이 전 세계 컴퓨터 서버 소비 전력을 크게 줄여 줄 멋진 알고리즘을 개발해 공개했다.

미켈 소럽 코펜하겐대 컴퓨터과학과 교수가 컴퓨터 서버 워크플로우를 간소화하는 획기적 방법을 도출, 연구자 그룹에 합류한 지 몇 년만에 에너지와 자원을 획기적으로 줄여준다는 것을 확인했다. 이들은 주요 IT 기업들이 자신들의 고효율 공개 알고리즘을 즉시 구현할 것으로 예상하고 있다.

실제로 IT거인인 구글과 비메오 같은 기업들은 이미 이 알고리즘을 자신들의 시스템에 적극 구현했고, 그 결과 비메오는 자신들의 대역폭 사용량을 8배 줄였다고 보고했다.

소럽 교수와 두 명의 코펜하겐대 동료 연구원들은 5년 전 개발한 알고리즘을 완벽하게 만들어 컴퓨터 시스템의 근본 문제를 해결함으로써 서버 트래픽을 기존에 비해 몇배나 더 빠르게 만들 수 있었다. 즉 일부 서버가 과부하가 걸리는 동안 다른 서버에는 용량이 남아 있는 문제를 해결했다.

▲인터넷 서버의 사용량을 크게 줄여주는 알고리즘이 덴마크 코펜하겐대에서 개발됐다. 개발자들은 이미 구글과 비메오가 이를 사용해 서버 전력 효율화 성과를 확인했다고 밝혔다. 이들은 이 알고리즘을 무료로 공개하고 있다. (사진=퍼블릭 도메인)

소럽 교수는 “서버 과부하의 주요 원인 중 하나를 완전히 제거하는 알고리즘을 찾았다. 우리의 초기 알고리즘은 업계의 작업 방식을 크게 향상시켰지만 이 새로운 버전은 몇 배나 더 우수하며 전력 사용량을 최대한 줄여준다”고 말했다.

그는 이어 “게다가 이 알고리즘은 모두를 위해 무료로 사용할 수 있다”고 말했다. 이 알고리즘 개발에는 학과 동료인 앤더스 아만드와 야콥 백 타이 크누드슨이 참여했다.

트래픽 급증…최대 10억대 서버 부하 균형 잡아라

이 알고리즘은 처리할 수 있는 용량보다 많은 클라이언트의 요청을 받으면서 서버에 과부하가 걸리는 문제를 해결한다. 이런 일은 사용자들이 특정한 비메오 비디오나 넷플릭스 영화를 보기 위해 몰려들 때 벌어진다.

그 결과 서버시스템은 서버 간에 균형 잡힌 배포를 위해 클라이언트들을 여러번 이동하게 만드는 경우가 생긴다.

이같은 부하 균형을 잡기 위해 요구되는 수학적 계산은 시스템에 최대 10억 대의 서버가 포함돼 있을 수 있기에 매우 어렵다.

게다가 시스템은 새로운 클라이언트와 서버 가입 및 탈퇴로 인해 끊임없이 변동한다. 이는 트래픽 정체와 서버 고장 발생은 물론 서버 리소스와 전력 소비로 이어지며 기온 상승에 영향을 미치게 된다.

소럽 교수는 “인터넷 트래픽이 폭발적으로 증가함에 따라 문제는 계속 커질 것이다. 따라서 관련된 서버 수에 따라 달라지지 않으면서 확장 가능한 솔루션이 필요하다. 우리의 알고리즘은 바로 그런 솔루션을 제공한다”고 설명했다.

미국 시스코에 따르면 2017~2022년 인터넷 트래픽은 3배로 늘어날 것으로 전망된다. 내년에 는 온라인 동영상이 전세계 전체 인터넷 트래픽의 82%를 차지한다고 한다.

▲코펜하겐대의 서버 전력 효율화 알고리즘은 데이터센터 서버의 에너지 사용량을 크게 줄여준다. (사진=위키피디아)

이전엔 100단계 이동했지만 새 알고리즘은 10단계면 충분

연구진은 이 새로운 알고리즘 원리에 대해 “클라이언트들을 가능한 한 최소로 이동시키면서 서버들 간에 최대한 고르게 분산되도록 하고, 콘텐츠를 최대한 현지에서 검색하도록 보장하는 것”이라고 설명한다.

예를 들어 클라이언트에 배포되는 서버 부하 균형을 유지함으로써 어떤 서버도 다른 서버보다 10%를 넘는 부담을 주지 않도록 하기 위한 방법을 비교해 볼 수 있다.

이전 알고리즘은 이 업데이트를 처리하기 위해 클라이언트를 100번 이동해야 했지만 새로운 알고리즘은 시스템에 수십억 클라이언트와 서버가 있더라도 10번 이동으로 이를 구현할 수 있었다.

소럽 교수는 많은 대기업들이 이미 이 알고리즘의 원래 버전을 구현했기 때문에 업계가 이 새로운 알고리즘을 즉시 채택할 것이며 이미 사용 중일 수도 있다고 믿고 있다.

▲미 오레곤주 덜레스에 있는 구글데이터 센터.(사진=위키피디아)

미켈 소럽은 코펜하겐대 컴퓨터과학과 BARC(Basic Algorithms Research Copenhagen) 연구 센터 책임자이기도 하다. BARC는 알고리즘 설계 및 분석 분야에서 코펜하겐을 세계 4위의 기초 연구 지역으로 만들어 주었다.

이 연구 내용은 권위있는 STOC2021(53rd ACM Symposium on Theory of Computing) 컨퍼런스에서 발표됐다. 내용은 미 코넬대 아카이브(arXiv)(https://arxiv.org/abs/2104.05093)에서 확인할 수 있다.

이재구 기자

jklee@tech42.co.kr
기자의 다른 기사보기
저작권자 © Tech42 - Tech Journalism by AI 테크42 무단전재 및 재배포 금지

관련 기사

MS '장벽 없는 코딩', 한국 등 아태 지역 여성기업가 육성

마이크로소프트는 클라우드·인공지능(AI)·디지털 기술 등 IT 분야의 여성 인재를 지원하는 프로그램 ‘장벽 없는 코딩’(Code; Without Barriers)을 선보인다고 24일 밝혔다. 장벽 없는...

특금법에 결국…고팍스·후오비도 원화거래 중단, '빅4'만 생존

특정금융정보법(특금법) 영업신고 마감일인 24일 기준으로 가상자산 거래소가 줄폐업하거나 원화거래 지원이 중단됐다. 이날 기준으로 원화거래가 가능한 정상 영업 거래소는 업비트, 빗썸,...

나는 팔 하나 더 달린 사이보그···'멀티 태스킹' 거뜬히

사람에게 두 개의 팔 외에 또다른 팔이 있다면 좀더 편할 수도 있다. 일상생활에서 멀티 태스킹을 할 수 있을 것이다. 팔이...

[디지털 마케팅]③ 30년 전부터 디지털 마케팅이 시작된 나라, 영국

[AI 요약] 유럽의 디지털 강국, 유튜브가 강세를 보이는 영국은 24세 이상 인구의 85% 이상이 스마트폰을 사용하고 있고, 가정용 인터넷 보급률은...

One comment on “지구온난화 해결...획기적 데이터센터 서버 효율화 알고리즘”