구글 서버, 그 비밀의 베일을 벗다
Google unlocks once secret, Servers

By Stephen Shankland, CNET.Com

번역 + 의역=정리 By Joon H. Park

캘리포니아의 마운튼 뷔(Mountain View)에 자리 잡고 있는 구글(Google) 본사에서 운영하는 서버들의 특별 관리는 세간에 널리 알려진 대로 극비였음에도 불구하고 마침내 4월1일 금요일, 구글 본사는 인터넷상의 서버 상용자들의 다타 센터(Data Center)의 운영 효율을 개선하기 위한 시발점으로 그들이 그간 극비로 운영 중이던 핵심 서버를 공개하기로 결정하였다.

       Credit: Stephen Shankland/CNET

대부분의 회사들이 자사의 서버를 델, 휼렛 펙커드, 아이비엠 내지는 썬 마이크로 시스템에서 구입하는 것과는 달리 구글은 자신들이 작금 운영하는 수십만 대의 서버를 자체적으로 설계 및 디자인해서 구축하여 자사의 핵심 부서중의 한 부서로 일궈내었다.  그간 수 많은 구글 서버를 설계한 “벤 자이(Ben Jai)”는 마침내는 기술적으로 상당한 경지에 이미 적을 올린 세계의 관객들에게 그 전모를 공개한 것이다.

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구글 서버의 설계적 측면에서 한 가지 놀라운 특징이 있다면 바로, 정전시를 대비한 통합 비상 전력 장치를 이용하는 게 아닌, 개개의 서버 내에 소형 12볼트 배터리가 설치되어 있다는 사실이다.  그뿐만이 아니라 구글이 지난 2005년부터 설계하고 지속적으로 개발해온 화물 컨테이더로 단위화한 이동성이 더욱 강화된 이동 다타 센터의 모습도 공개 되었다는 점이다.  이 단위화된 이동 다타 컨테이너에 설치된 서버의 개수는 무려 1,160기에 이르며 그들의 소비 전력은 시간당 250 킬로 와트에 달하는 것으로 전해진다.

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다소 기괴한 발상이라고 생각될지도 모르는 이러한 접근 방법이 수천기의 서버를 운영하며 살아가는 적지 않은 수의 동종 업계의 프로들에게는 상당히 놀라운 일인 것이 확실하며 비단 화물 컨테이너의 이용 및 개개의 서버 내에 유사시의 상황에 대비한 독립 배터리를 접목시킨 측면 뿐만이 아니라, 이러한 비밀을 2005년부터 지금까지 짧지 않은 시간을 특급 비밀로 유지해 왔다는 사실이다.  이러한 서버 설계는 그간 6-7세대를 거치며 자체적인 테스트를 거듭하여 지금에 이른 것이다.

Credit: Stephen Shankland/CNET----left,Google server desinger Ben Jai-Google/right,VP of Operations, Urs Hoelzle-Google

책임자 벤 자이(Ben Jai)는 이 프로젝트가 구글 본사에서 그간 “맨하탄 프로젝트(특급 프로젝트라는 일종의 은어) 이었다고” 밝히고 있다.

구글은 그간 자사의 운영 서버들 소비 전력에 대해서 과다할 정도로 신경을 곤두세우고 효율성을 강조한 설계 및 개발을 독려해 왔고 이렇게 축적된 기술을 이제는 세계인들과 공유 하고자 그 비밀을 공개 하는 것이다.  불황으로 기인한 운영 자금의 압박, 지구 온난화로 인한 환경 문제, 에너지 비용의 상승 등의 이유들이 작금 구글로 하여금 더 이상 이러한 문제들이 자신들만의 문제가 아닌 지구 전체적인 문제이고 세계 경제의 활성화가 이루어져야 총체적인 인터넷 업계도 활성화 되리라는 사실 하에 이러난 작금의 지구 전체적인 구조적 문제들이 해결 되야만 하고, 또한 이러한 문제들의 해결을 위해서는 자사가 개발해온 전력 효율적 서버들의 기술 이전이 선행 되어야 한다는 시간적 압박이 유효했다는 사실이다, 라고 구글의 운영 총책임자인(Vice President, VP) 얼스 호엘츨(Urs Hoelzle)은 밝혔다.

“그 당시에는 아무리 사람들에게 역설을 한다고 해도 전혀 먹히지를 않았겠지만 지금은 상황이 상당히 다릅니다, 그만큼, 업계에 있는 책임자들의 자세가 바뀌었다고 말할 수 있습니다.”

구글 본사에서 자사의 다타 센터의 설계 및 효율성 측량법 개발을 담당했던 크리스 말론(Chris Malone) 은 구글은 위에 언급된 에너지 효율뿐이 아닌, 다타센터 에서 해결해야 하는 전반적인 문제들, 전력 배급, 기기의 냉각 및 서버로부터 방출되는 뜨거운 열기가 냉각기에서 공급되는 차가운 공기와 뒤섞이지 않도록 하는 방법 등에 상당한 주의를 기울이며 해결에 총력을 기울여 왔다고 전하고 있다.  구글의 다타 센터의 에너지 효율성은 이제 세계 환경보호 단체가 규정하고자 하는 수준에 도달한 상태이고 2011년에 개최되는 고등 기술을 사용한 지구 환경 개선 포럼에 참석할 예정이다.

말론(Chris Malone)이 전 하기들, “우리는 그간 수많은 실험과 실제 상황에서의 기술과 경험으로 이제 이러한 기준에 부합하는 응용력을 갖추었고 이러한 우수한 기술이 다른 여타 산업/시장에 접목되지 않아야 할 이유가 없다는 겁니다.”

내장 배터리를 구상한 이유는 무엇인가? (Why battery built-in design?)

독립 배터리 접근 방식을 고집한 특별한 이유가 무엇인가?  바로 비용 절감 효과이다.

정전 시에 전형적인 다타 센터들은 자체적인 중앙 집중 방식으로 설계된 비상 전력 공급원(Uninterruptible Power Supplies, UPS)에 의존하여 정보의 손실을 방지 하고자 하는데, 이 UPS는 사실 하나의 거대한 중앙 집중 방식으로 설계된 배터리 이며 정전 시에 회사내의 발전기로 정상적인 전력을 공급하기 전에 발생하는 시간적인 간격 사이에 발생 할 수 있는 정보 손실을 방지 하기 위해서 임시적으로 공급되는 비상 전력의 공급원인 것이다.  개개의 서버내에 단일 독립 12볼트 배터리를 장착 하는 것이 비용 효과 면에서나 개당 서버의 숫자와 요구되는 UPS의 숫자도 정확히 일치하는 총체적인 운영 비용 절감 효과가 발생하는 것이다.

   Credit: Stephen Shankland/CNET

 “이러한 접근 방식은 거대한 중앙 집중 방식의 UPS에 비교하면 엄청난 비용 절감 효과가 있을뿐만 아니라, 서버의 숫자와 UPS의 숫자도 정확히 산술적으로 일치 하기 때문에 용량의 낭비도 전혀 없는 겁니다” 라고 벤 자이는 대답했다.

효율이라는 관점에서 본다면 또 다른 재정적인 의미가 있다고 할 수 있다.  즉, 하나의 거대한 UPS 는 전체적인 효율이 92%-95%까지 발생할 수 있으며 한 꺼 번에 엄청난 양의 전력이 요구 되지만, 서버 내에 개별 배터리 장착 시에는 효율이 개선된다는 말이다, 벤 자이(Ben Jai)가 답하기를, “서버내 배터리 장착 방식으로 무려 효율을 99.9%로 끌어 올릴 수 있었습니다.”

구글 서버는 공개된 데로 3.5인치 두께에 다타 센터 용어로 2U(기존 두 개의 단일 서버 두 대를 설치할 수 있는 높이 이다) 서버이다.  한 대의 구글 서버는 두 개의 프로세서와 두 개의 하드 드라이브 그리고 기가바이트 사에서 생산한 여덟 개의 기억소자(Memory Slots)를 삽입할 수 있는 공간을 가진 마더보드를 사용한다.  또한 AMD 와 Intel 에서 생산되는 X86 프로세서를 사용한다고 벤자이가 공개한다.

효율성은 단순히 사용전력의 감소 만을 의미하는 건 아니라, 이렇게 단일 배터리를 개개의 서버 내에 장착 함으로써 얻어지는 부가 효율성 즉, 거대 UPS를 24시간 대기 시키는 동안 발생하는 잉여 전력 낭비와 그로 인해 방출되는 뜨거운 열기를 냉각 시켜야 하는데 사용되는 또 다른 전력 낭비가 바로 그것이며 이들을 모두 이 배터리 장착으로 인해서 해결 할 수 있다는 말이다.

구글의 경우, 엄청난 숫자의 서버를 운영 중에 있으며 이 들 서버의 증가는 하루가 다르게 증가하고 있다.

구글은 서버 내 배터리 장착 설계 건에 대한 특허를 취득했으나, 타 회사들에게도 라이센스 방식으로 이 특허의 사용권을 대여할 의사가 있다고 호엘츨(Hoelzle)은 말했다.

구글의 효율성에 관한 개발의지는 전력 공급 설계에서도 드러난다.  서버는 전력 회사에서 공급하는 교류가 아닌 직류를 필요로 하며, 그 직류중에서도 다른 여타 배터리 제조 회사들은 단위 배터리가 5볼트 에서 12볼트까지 공급할 수 있도록 설계되어있지만 구글에서 설계한 배터리는 전형적인 서버의 마더보드(Mother Board)에서 요구하는 전력인 12볼트의 단일 전력만을 공급하도록 설계되어있다.

     Credit: Stephen Shankland/CNET

이로 인한 비용 절감 효과는 고작 1-2달러 이지만 그로 인한 총체적인 서버의 운용 효과는 최상의 전력을 고르게 제공하는 이유 때문에 더불어서 비용절감 효과로 상승한다는 점이다.  일종의 도미노 효과 현상이라는 말이다.  더불어서, 구글은 이러한 12볼트의 전력 공급이 5볼트의 전송 때와는 달리 마더모드(Mother Board)의 구리선상에서는 극대화 된다는 점에도 관심을 기울이고 결정을 내렸다는 점이다.

구글은 또한 자사의 PUE(전력 사용 효용성, Power Usage Effectiveness) 수치를 공개하기도 했는데, 이 PUE가 1에 가까울수록 효용성이 높은 것이고 반대로 1.5에 근접할 때에 그 효용성이 낮은 것이다.  그리고, PUE가 1 이라는 의미는, 전력이 서버의 자체의 직접적인 컴퓨팅(산술적인 처리 운용?) 처리에만 전력이 소모되고 그 주변 기기, 일례로, 서버내의 조명기 및 냉각기, 들의 전력 사용이 전혀 없다는 걸 의미한다.  그리고, PUE 수치가 1.5라는 말은, 공급되는 전력의 절반이 이러한 주변 기기들에 의해서 사용됨을 의미한다.

구글의 PUE 수치는 타사에 비교하면 부러울 정도로 낮은 수치이지만 더욱 낮추기 위해서 노력 중이다.  2008년도의 3분기에는 구글의 PUE 수치가 1.21 이었던 것이 4분기에는 1.20으로 하락했으며 또다시 2009년 3월15일 현재 1.19라고 말론은 전하고 있다.

말론이 말하기를: 구글의 오래된 서버들의 PUE 수치는 일반적으로 높았으며 최저의 수치를 기록한 서버의 PUE 수치가 1.21 이었습니다.  더군다나, 기온이 높아지면 서버들을 냉각시키는데 상당히 어려워요.

화물 컨테이너(shipping Containers)

대부분의 사람들은 한 번에 한대씩의 컴퓨터를 구입하지만 구글은 좀더 다른 스케일로 생각을 한다고 한다.  쥐미 클리다라스(Jimmy Clidaras) 비밀을 공개한다, 구글의 핵심 다타 센터(Data Center)들은 일반 표준 화물 컨테이너인 1AAA 사이즈에 1,160대의 서버가 장착되고 이러한 컨테이너들은 여러 곳에 설치되어있는 구글 다타 센터에 역시 수 대가 운영 중에 있다.

     Credit: Stephen Shankland/CNET

이동성이 강화된 단위 식 다타 센터가 구글에게 새로운 방식은 아니었다; 썬 마이크로 시스템즈(Sun Microsystems)와 뤡커블 시스템즈(Rackable Systems) 사에서는 이미 당시 이러한 단위식 다타 센터를 판매하고 있었으나 대단위 스케일로 구글이 처음으로 사용하기 시작했다는 점은 다소 이례적인 일이었다고 할 수 있다.

정리를 한다면, 구글은 자사의 소프트 웨어, 하드웨어 그리고 설비를 보호하기 위한 광범위한 분석에 의한 결과를 토대로 선택을 취한 것으로 보인다.

 “초창기에는 말이지요, 회사에서 저희들에게 달러당 검색 결과에 초점을 맞추도록 강조했지만 수익이 검색 결과당 상당히 낮을 수밖에 없었습니다” 라고 호엘츨은 회고한다.

“10년 전, 그 당시에는요 X86 프로세서를 장착한 메인 스트림 서버들만이 가능한 일이었지만 이렇게 수익대비 서버 운영비가 낮은 수준에서 메인 스트림 서버를 가지고 운영한다는 게 회계상 어불 성설 이었습니다.  그래서, 검색처리를 무상으로 제공하고 장비는 상대적으로 저렴한 서버를 사용하는 수밖에는 별반 도리가 없었던 겁니다.”

 “호엘츨은 다음과 같이 말한다, “구글 수준의 거대한 스케일에서의 서버 운영에는 상당한 도전이 예상되기도 하지만 또 어느 면에서는 투자의 회수 속도도 그 스케일만큼이나 빠르다는 거지요, 연구 결과가 상대적으로 엄청난 스케일의 조직에 재투자 되기 때문입니다.”

번역을 하고 정리를 근 5시간에 걸쳐서 하고 보니 구글이 뭔가를 특별 나게 발명을 했다거나 아니면 뭔 대단한 발상을 바탕으로 획기적인 뭔가를 이룬 거라고는 생각이 들지는 않는데 다만 한 가지, 비용대비 효율을 끌어 올리기 위해서 지고한 노력을 하고 있다는 것에는 찬사를 보내고 싶어진다.  그저 받아 들이고 안주 하려는 모습이 아닌, 고민해서 더 낳은 조직을 이루려는 모습, 그런 모습을 지속적으로 보여주기가 어려운 것이리라 생각한다.  아무튼, 좋은 글이다.  많은 독자들께서 이 글을 읽어 주시기를 바랄 뿐이다.  영어가 되시면 영어로 읽어 주는 것도 좋으리라는 생각을 한다.