[경기] 김포시장과 지역구 국회의원이 갈등(?)을 빚었다고 하는 데이터센터란 무엇인가?..2022년 현주소와 앞으로의 변화
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게시일 : 2022-04-04 20:28본문
[국정일보=김포=엄기철기자]데이터센터는 기업이 자사의 핵심 비즈니스 애플리케이션과 정보를 호스팅하기 위해 사용하는 물리 시설이다. 데이터센터는 계속 진화하기 때문에, 신뢰성과 보안을 유지하는 방법을 장기적인 관점에서 생각하는 것이 중요하다.
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데이터센터의 의미
데이터센터가 ‘단일체’로 지칭되는 경우가 많지만, 실제는 여러 기술 요소로 구성되어 있다. 구성요소는 다음의 3가지 범주로 나눌 수 있다.
- 컴퓨트 : 애플리케이션을 실행하는 데 필요한 처리 성능과 메모리로, 보통 고성능 서버가 제공한다.
- 스토리지 : 일반적으로 중요한 기업 데이터는 테이프부터 SSD까지 데이터센터의 다양한 미디어에 저장되며, 여러 벌의 백업본을 보유한다.
- 네트워킹 : 데이터센터 구성요소 간의 상호연결, 그리고 외부 세상과의 상호연결이다. 라우터, 스위치, ADC 등의 장비를 사용한다.
이들은 기업의 지속적인 운영에 필수적인 역할을 하는 가장 중요한 시스템을 저장하고 관리하기 위해 필요한 구성요소이다. 이 때문에 데이터센터의 신뢰성, 효율성, 보안, 지속적인 발전은 기업에서 우선순위가 높으며, 소프트웨어와 하드웨어 모두 보안 대책이 반드시 필요하다.
기술적인 장비에 더해, 데이터센터에는 하드웨어와 소프트웨어를 계속 가동하기 위한 많은 시설 인프라가 필요하다. 전력 하위시스템, UPS(Uninterruptable Power Supplies), 환풍 및 냉각 시스템, 백업 발전기, 외부 통신업체를 연결하기 위한 케이블 등을 예로 들 수 있다.
데이터센터 아키텍처
규모가 큰 회사는 여러 지역에 데이터센터를 운영한다. 이는 정보 백업 방법, 홍수나 폭풍, 테러 위협 같은 자연 재해와 인적 재해에서 데이터센터를 보호하는 방법에 있어 유연성을 제공한다. 데이터센터 아키텍처의 경우 어려운 결정이 필요할 수 있다. 선택지가 아주 많기 때문이다. 다음은 중요하게 고려해야 할 사항들 가운데 일부이다.
- 미러링 데이터센터가 필요한가?
- 얼마나 많은 지역적 다양성이 필요한가?
- 중단 사고가 발생했을 때 복구에는 얼마나 긴 시간이 걸리는가?
- 확장하려면 얼마나 많은 공간이 필요한가?
- 전용 데이터센터를 임대해야 하는가? 코로케이선이나 매니지드 서비스를 사용해야 하는가?
- 대역폭과 전력에 필요한 요건은 무엇인가?
- 선호하는 공급업체는?
- 필요한 물리적 보안의 종류는 무엇인가?
구축해야 할 데이터센터의 수와 장소를 판단하는 데 필요한 질문이다. 예를 들어, 맨해튼의 금융서비스 기업은 서비스 정지가 많은 손해를 초래하기 때문에 지속적인 운영이 필요할 것이다. 이런 경우, 뉴저지와 코네티컷 같이 가까운 거리에 서로 미러링된 데이터센터를 구축하는 결정을 내릴 수 있다. 이렇게 하면, 한 곳의 서비스가 중지되어도 타격 없이 다른 장소를 이용해 계속 운영을 할 수 있다.
그러나 회계사무소 같이 규모가 작은 전문 서비스 기업은 즉시 정보에 액세스할 필요가 없을 수도 있다. 이에 내부에 데이터센터를 유지하고, 여기에서 떨어진 다른 장소에 매일 백업을 하는 방법을 사용할 수 있다. 서비스 중단 사고가 발생하면, 정보를 복구하는 프로세스를 시작할 수 있다. 그러나 실시간 데이터가 금융 서비스만큼 시급한 문제는 아닐 것이다.
대부분은 대기업과 웹스케일 클라우드 공급업체가 직접 데이터센터를 운영하지만, 사실 어떤 회사라도 데이터센터를 구축해 운영할 수 있다. 중소기업이라면, 사무 공간이 방 하나에 데이터센터를 둘 수도 있다.
산업 표준
2005년, ANSI(American National Standards Institute)와 TIA(Telecommunications Industry Association)은 IT 책임자가 도입할 인프라의 종류를 파악할 수 있도록 데이터센터에 대한 표준(기준)을 발표했다. 이는 각각 디자인과 구현 가이드라인이 설명된 4개 계층으로 구성되어 있다. 1계층(Tier 1) 데이터센터는 개조된 서버실이라고 말할 수 있고, 4계층 데이터센터는 시스템 신뢰도와 안전성(보안)이 가장 높은 데이터센터다. 각 데이터센터의 종류에 대한 자세한 설명은 ANSI/TIA-942 페이지를 참고하기 바란다.
하지만 현재 데이터센터가 심각한 변화를 겪고 있다. 따라서 미래의 데이터센터는 현재 대부분 조직에 익숙한 데이터센터와 크게 다를 전망이다.
비즈니스가 점점 더 동적, 분산적으로 변하고 있는 추세이다. 이런 이유로 데이터센터를 지원하는 기술 또한 민첩성과 확장성을 갖춰야 한다. 서버 가상화의 인기가 높아지면서, 수평으로 이동하는, 즉 데이터센터 내부에서 이동하는 이른바 ‘이스트 웨스트(East-West) 트래픽이 크게 증가하고, 전통적인 클라이언트/서버 트래픽인 노스-사우스(north-South) 트래픽은 크게 줄었다. 이는 데이터센터 관리자에 도전과제가 되고 있으며, 이런 도전과제가 점점 더 커지고 있다.
데이터센터가 디지털 엔터프라이즈의 요구를 유연하고 민첩하게 충족할 수 있는 시설로 발전할 수 있는 핵심 기술들이다.
엣지 컴퓨팅과 마이크로 데이터센터
전통적인 구조의 중앙집중화된 데이터센터에서 처리됐던 컴퓨팅 작업 가운데 많은 부분을 데이터가 수집되는 네트워크 말단에서 처리되는 엣지 컴퓨팅이 새로운 패러다임으로 부상하고 있다. 실시간에 근접하는 작업이 필요한 애플리케이션이 지연 시간을 줄이고, 필요한 데이터 대역폭의 양을 줄여주는 개념이다.
마이크로 데이터센터는 데이터를 수집하는 장치 근처에서 데이터를 수집, 처리, 분석, 저장하고, 이를 온사이트에 배치해 엣지 컴퓨팅을 구현하는 작은 장비이다. 마이크로 데이터센터는 5G 네트워크, 사물 인터넷 배치, CDN 등의 여러 애플리케이션을 지원한다.
마이크로 데이터센터 부문에는 여러 솔루션 업체가 활동하고 있는데, 일부는 IaaS와 코로케이션 서비스 등 유사 분야에서 활동한 경험이 있는 업체들이다. 마이크로 데이터센터는 미리 조립한 어플라이언스 형식으로 판매되는 경우가 많다. 그리고 ‘마이크로’가 의미하는 크기는 꽤 넓다. 19인치 랙 한 대, 또는 40피트 화물 컨테이너가 될 수도 있다. 솔루션 업체가 관리하거나, 관리 업무를 MSP(Managed Service Provider)에 아웃소싱할 수도 있다.
클라우드의 역할
전통적으로 기업은 직접 데이터센터를 구축하거나, 호스팅 업체나 MSP를 이용했다. 후자는 데이터센터 운영의 경제성과 소유권을 변화시켰지만, 여전히 필요한 기술을 배포해 관리하는 데 많은 준비 시간이 필요했다. 아마존 웹 서비스와 마이크로소프트 애저 같은 클라우드 서비스 업체의 IaaS가 부상하면서, 기업은 마우스를 클릭 몇 번으로 클라우드에 가상 데이터센터를 프로비저닝할 수 있게 됐다. 그리고 2019년 처음으로 기업이 물리 데이터센터 하드웨어보다 클라우드 인프라 서비스에 더 많은 비용을 지출했으며, 판매되는 서버의 절반 이상이 클라우드 서비스 업체의 데이터센터에 사용되었다.
그렇지만 가까운 장래에 로컬 온프레미스 데이터센터가 사라질 일은 없을 전망이다. 업타임 인스티튜트의 2020년 조사에 따르면, 워크로드 대부분을 기업 데이터센터에 유지하고 있다고 대답한 비율이 58%였다. 이들은 변화를 수용하지 않는 이유로 가동시간에 대한 책임성, 퍼블릭 클라우드의 가시성 부족을 꼽았다.
많은 기업이 하이브리드 클라우드를 통해 두 환경의 장점들을 모두 이용하고 있다. 일부 워크로드는 퍼블릭 클라우드로 옮기고, 직접 통제해야 하거나 보안이 중요한 워크로드는 로컬 데이터센터에 유지하는 방식이다. 플렉세라(Flexera)의 2020년 클라우드 현황 보고서에 따르면, 조사 대상 기업 가운데 87%가 하이브리드 클라우드 전략을 활용하는 것으로 나타났다.
소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN)
디지털 비즈니스는 가장 느린 구성요소만큼만 민첩해질 수 있다. 그리고 네트워크가 이런 구성요소인 경우가 많다. 최적의 트래픽 경로를 결정하는 네트워크 제어 영역과 한 지점에서 다른 지점으로 패킷을 보내는 데이터 영역을 분리시키면 네트워크의 효율성과 유연성이 높아진다. 이를 소프트웨어를 이용, 변화하는 네트워크 부하에 맞춰 조정이 되도록 최적화를 할 수 있다.
이런 아키텍처가 SDN(Software-Defined Networking)이고, 데이터센터에 적용할 수 있다. 데이터센터 하드웨어를 프로비저닝 및 관리하는 네트워크 컨트롤러를 통해 더 빨리 데이터센터 환경을 구성할 수 있다. 또한, 시간이 많이 들고 실수나 오류에 취약한 수동 구성을 피할 수 있다.
하이퍼컨버지드 인프라(HCI: Hyperconverged Infrastructure)
데이터센터를 운영하면서 직면하는 도전과제 중 하나는 까다로운 애플리케이션을 지원할 수 있도록 서버와 스토리지, 네트워킹 장치를 올바르게 조합하는 것이다. 이후 인프라 구축이 완료된 후, IT 운영팀은 애플리케이션을 방해하지 않고 신속히 확장을 하는 방법을 파악해야 한다. HCI는 범용 하드웨어를 기반으로 단일 하드웨어에서 컴퓨팅과 스토리지, 네트워킹을 모두 제공해 쉽게 배포할 수 있는 어플라이언스를 제공해 이를 단순화시킨다. HCI 아키텍처는 노드를 추가하는 것만으로 확장이 가능하다.
HCI는 전통적인 데이터센터와 비교해 확장성, 클라우드 통합, 더 쉬운 구성 및 관리 등 여러 이점을 제공한다.
컨테이너, 마이크로서비스, 서비스 메시
애플리케이션이 실행되는 인프라를 프로비저닝하는 데 걸리는 시간만큼 애플리케이션 개발이 지연되는 경우가 많다. 이는 기업이 데브옵스 모델로 발전하는 역량을 크게 훼손할 수 있다. 컨테이너는 개발자가 ‘자체 내장’ 시스템에서 애플리케이션과 종속성을 실행 및 관리할 수 있도록 전체 런타임 환경을 가상화하는 기법이다. 컨테이너는 아주 가볍고, 빠른 생성 및 파괴가 가능하다. 따라서 특정 조건에서 애플리케이션을 어떻게 실행되는지 테스트할 때 유용하다.
컨테이너화한 애플리케이션을 여러 마이크로서비스로 나눠지는데, 마이크로서비스는 각각 작은 별도의 기능을 하나로 묶고, 이들 기능이 서로 상호작용을 하면서 완전한 애플리케이션을 구성한다. 이런 개별 컨테이너를 조율 및 조정하는 것이 서비스 메시라는 아키텍처이다. 서비스 메시는 개발자를 위해 복잡성을 줄여주지만, 서비스 메시 자체를 유지 관리해야 한다. 컨테이너 배포가 점점 더 많아지고, 복잡해지고, 중요해질 수록, 서비스 메시 자동화와 관리를 종합적인 데이터센터 네트워킹 관리 시스템에 통합시켜야 한다.
마이크로세그멘테이션
전통적인 데이터센터는 중심에 여러 보안 기술이 탑재되어 있다. 데이터센터를 드나드는 트래픽은 이 보안 툴을 거치게 되고, 이런 과정을 통해 비즈니스를 보호한다. 그런데 데이터센터 내부의 수평 트래픽이 증가하면서, 트래픽이 방화벽과 침입 탐지 시스템, 기타 보안 시스템을 우회하면서 멀웨어가 더 빨리 확산될 수 있는 위험이 초래된다. 마이크로세그멘테이션은 데이터센터에 여러 세그먼트를 생성, 리소스 그룹을 서로 분리시켜서 침해 사고가 발생해도 피해가 특정 영역에 국한되도록 만드는 기법이다. 통상 소프트웨어를 통해 마이크로세그멘테이션을 구현하기 때문에 아주 ‘민첩’하다.
NVMe(Non-Volatile Memory Express)
디지털화가 확대되면서 모든 것이 다 빨라지고 있다. 따라서 데이터센터 스토리지로 들어오거나, 스토리지에서 밖으로 나가는 데이터 전송 속도도 더 빨라져야 한다. SCSI(Small Computer System Interface)와 ATA(Advanced Technology Attachment) 같은 전통적인 스토리지 프로토콜은 수십 년 전에 등장한 프로토콜이기 때문에 한계점에 도달한 상태이다. NVMe는 시스템과 SSD 간 정보를 더 빨리 전송, 데이터 전송률을 크게 향상시키는 스토리지 프로토콜이다.
NVMe는 SSD 메모리 침 연결에만 국한되지 않는다. NVMe-oF(NVME over Fabrics)를 이용하면 DAS(Direct Attached Storage) 정도의 지연을 지원하는 초고속 스토리지 네트워크를 생성할 수 있다.
GPU 컴퓨팅
CPU(Central Processing Units)는 수십 년 동안 데이터센터 인프라의 핵심이었지만, 이제 무어의 법칙이 물리적 한계에 도달한 상황이다. 또한, 분석과 머신러닝, IoT 같은 새로운 워크로드의 부상으로 CPU를 초월하는 성능을 제공하는 새로운 종류의 컴퓨트 모델에 대한 필요성이 증가하고 있다. GPU(Graphics Processing Units)는 과거에는 게임에만 사용됐지만, 수많은 쓰레드의 병렬 처리가 가능해지면서 완전히 다른 방식으로 동작한다.
이런 변화로 인해 GPU가 현대적인 데이터센터에 도입되기 시작했다. AI와 신경망 작업을 GPU에 맡기는 사례가 증가하고 있는 추세이며, 이는 네트워크 연결 방식부터 냉각 방식까지 데이터센터 아키텍처에 많은 변화를 가져올 전망이다.
기업 규모에 상관없이, 데이터센터는 비즈니스 성공에 아주 중요한 역할을 했으며, 이는 바뀌지 않을 것이다. 그러나 데이터센터와 구현 기술들을 배포 및 전개하는 여러 방식들이 크게 변화하고 있다. 이런 변화를 가속화하는 기술들이 미래에 필요한 기술이 될 전망이다.
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