디지털 Transformation, 데이터센터 & Cloud, 베트남

그림1은 1U 서버의 데이터센터 인프라 비용과 전력 비용을 보여줍니다. 2001년에는 인프라 비용과 전력 비용의 합이 1U 서버의 가격과 같았습니다. 2004년에는 인프라 비용이 1U 서버 비용과 같아졌습니다.
그런데, 2008년에는 에너지 비용 하나만으로도 서버 비용과 같아졌다는 것이죠.
바로 이 에너지 비용이 모든 TCO 계산에 포함되어야 하지만, 대부분의 회사는 인프라 비용, 에너지 비용은 별로 중요한 요인이 아니라고 생각하고 있기 때문에 정확한 값을 알고 있지 못한 것이 현실 입니다.

그림 1 - Christian Belady 2007년 2월, Electronics Cooling Magazine
http://www.electronics-cooling.com/articles/2007/feb/a3/

많은 회사들이 PUE를 적용하는데 적극적이지 않습니다. 이유가 뭘까요? 데이터센터의 효율성을 개선하면 할 수록 에너지 비용을 절감할 수 있는 방법을 찾는 것이 점점 더 어려워 집니다. 데이터센터 에너지 효율성을 어떻게 하면 개선할 수 있을까요? 큰 그림 안에서 해법을 찾을 수 있어야 할 것 입니다.

북미지역의 경우 PUE 값을 사용하는 사람, 회사의 수가 점점 증가하고 있습니다.하지만, 아직은 정말 낮은 비율이라고 할 수 있죠. 그 이유가 뭘까요?

1. 새로운 것에 대한 두려움
    - 데이터센터 관리자가 새로운 지표에 대해 막연한 두려움이 있을 수 있습니다. 리스크를 극히 싫어하는 문화라면
      변경하는 것을 하지 않겠죠. 하지만, 효율화 및 개선을 위해서는 변화가 필수적이죠. 변화는 고통을 수반하지만,
      데이터센터 효율화라는 큰 그림을 그리는데 가치가 있음을 보여주는 값이 바로 PUE 입니다.

2. 누가 측정해야 할까?
    - 어느 조직이 측정하는 것이 가장 바람직할까요? IT부서가 직접 성능을 측정하는 것에 대해 신뢰성이 떨어질 수
      있습니다. 따라서, 해당 값은 조작될 수 없도록 관리부서에 함께 실시간으로 통보되어야 합니다.

3. 인센티브는 어떻게?
    - 데이터센터 운영에 관한 지표를 가지고 있습니까? 에너지 효율화에 대한 지표가 있나요? 에너지 효율화와
      SLA(Service Level Agreement) 사이에 어떤 것에 우선 순위를 둘 건가요? 데이터센터 관리자의 보너스는 어떤
      지표를 기준으로 지급되나요? 각 부서의 전력 사용량에 비례해서 비용을 할당한다면 해당 관리자들은 적절한
      규모의 시스템을 구축하고, 전력을 최소로 사용하는 형태로 인프라를 구축할 거라고 생각합니다. 현재까지 
      전원 효율성에 대한 고려는 별로 하지 않고, 센터에서 차지하는 공간을 기준으로 비용을 책정합니다.

4. PUE는 간단한 지표
    - PUE는 간단한 지표로, 2개의 숫자만 있으면 됩니다. IT 장비를 가동하기 위해 필요한 전력 오버헤드의
      비율이기 때문에 PUE 2.0은 IT 장비 (서버,네트웍,스토리지)를 위해 1 와트가 사용될 때, 전력을 전송하거나
      열을 식히기 위해 1와트가 더 필요하다는 것을 의미합니다.

5. 완벽할 필요는 없음
    - 실시간으로 모든 데이터를 다 얻을 필요는 없다고 생각합니다. 총 전력 사용량, IT 장비를 위해 소요되는
      전력량만 알면 됩니다.

PUE에 대해 조금 더 알아보겠습니다.

기본적으로 PUE는 2.0 정도 되는 것으로 알려져 있습니다. 그렇지만, 데이터센터에 따라서 1.5가 될 수도 있고 3.0이 될 수도 있다는 것입니다. 그림1은 PUE 2.0 입니다.

그림2는 PUE 1.5, 그림3은 PUE 3.0의 그래프를 보여줍니다.

그림 2 – PUE가 1.5일 때 인프라 비용에 미치는 효과, Christian Belady, Chris Malone,
“Metrics and an Infrastructure to Evaluate Data Center Efficiency” Proceedings of IPACK2007

Figure 3 - PUE가 3.0일 때 인프라 비용에 미치는 효과

PUE 값과 인프라 및 IT 장비 비용을 통해 위와 같은 그래프를 그려볼 수 있습니다. 위 값을 보시면 알겠지만, PUE 값의 증가에 따라 전체 인프라/에너지 비용이 급격히 증가하는 것을 보실 수 있습니다. 실제 피부에 와 닿지 않습니까? 이런 데이터를 가지고 관련자들에게 정보를 제공하면 인지도 및 PUE 적용이 늘어날 것으로 확신합니다. PUE가 향상된 다는 것은  OPEX(Operating Expenditure) 뿐 아니라 CAPEX(Capital Expenditure)를 줄일 수 있다는 것을 의미합니다.

또한 PUE 값이 얻어지면 다른 센터와의 비교가 가능해집니다. 한 센터에서 개선이 이루어지면 그 정보를 토대로 다른 센터 역시 개선할 수 있기 때문입니다. 모든 데이터센터가 똑같은 PUE를 갖거나 하는 일은 일어나지 않겠지만, 현재보다 더 나은 PUE 값을 얻기 위한 개선작업은 지속적으로 이루어질 수 있을 것 입니다. 기후 조건, 주변 환경에 따라 다른 PUE가 나올 것이기 때문에 여러 가지 항목이 고려되어야 합니다.

앞의 글에 이어서 PUE 관련 글을 적고 있습니다. 다음 글에서는 마이크로소프트의 PUE 적용 노력에 대해 정리해보겠습니다. 마이크로소프트 데이터센터, Global Foundation Service 총 책임자인 Mike Manos의 글을 가져왔습니다

그린, 녹색성장 등에 대한 이야기가 점점 더 많이 들립니다. 미국 전체 전력의 약 2%를 데이터센터가 사용한다고 합니다. 우리나라는 정확한 통계 데이터가 없지만, 데이터센터 1개가 아파트 약 10,000 가구, 1가구를 4명으로 계산하면 약 40,000명 정도가 사용하는 전력을 소비한다고 하네요.

이 글에서는 데이터센터의 효율성을 보여주는 업계의 표준 지표, PUE(Power Usage Effectiveness)를 마이크로소프트가 어떻게 활용하고 있는지에 대해 정리해보려고 합니다. 데이터센터가 소비하는 전력양을 측정하고 모니터링하는 것은 환경에 대한 영향을 최소화하면서 어떻게 자원을 최대로 활용할 수 있는 방법을 제시해주는 중요한 방법이라고 생각합니다. PUE는 무엇인지, 그리고 이슈들에 대해 언급해 보도록 하겠습니다.

데이터센터의 여러 장치들을 한 번 생각해보세요? 그 중 그린이라고 자신있게 말할 수 있는 곳이 어디인가요?
데이터센터가 훨씬 더 에너지 효율적으로 보이도록 하기 위해서 현재 가지고 있는 장치보다 더 에너지 효율적인 것으로 바꿀 수 있겠죠. 대부분의 회사들이 바로 이렇게 장치를 교체하는 것으로 그린 IT를 구현하고 있고, 에너지 비용을 절감하려고 합니다. 하지만, 이러한 조치는 나무를 보고 숲은 보지 못하는 것과 같이 원하는 성과를 얻지 못하는 경우가 많습니다. (UPS, 쿨링, 공조, 네트웍장비, Firewall, 서버, 스토리지 등) 

대중화되기 위해서는 간단한 지표가 필요합니다. 데이터센터를 위해 PUE는 효율화를 알 수 있는 값입니다.
“즉, IT 장비 (서버,네트웍 장비,스토리지)를 구동하기 위한 에너지 오버헤드를 알려다오”, 이 값이 바로 PUE죠.

마이크로소프트는 이 PUE 값을 위한 활동을 The Green Grid 컨소시엄과 함께 수년간 진행해오고 있습니다. 마이크로소프트는 초기부터 지원해왔고, 현재도 산업 표준으로 적용되는데 많은 기여를 하고 있습니다.

데이터센터는 수천 가지 항목들이 연계되어 있는 아주 복잡한 시설물입니다.
마이크로소프트의 레거시 데이터센터를 가지고 25%의 전력 및 쿨링 개선을 위해 2년이라는 시간이 걸렸고, 개선이 가능한 많은 부분을 분석하였습니다.
PUE는 데이터센터가 사용하는 총 전력을 IT 장비(서버,네트웍 장비,스토리지)가 사용하는 전력으로 나눈 값입니다.

PUE를 사용함으로, 에너지 효율성에 대한 히스토리를 갖게 된 것 입니다. 작년보다 올해 어느 정도 개선되었는지를 알 수 있게 되었다는 것은 큰 의미가 있습니다. 앞에서도 언급했든 데이터센터는 아주 복잡한 시스템이기 때문에 어떻게 운영되고 있는지에 대해 통찰하기가 어렵습니다. PUE값을 사용하면 큰 그림을 볼 수 있게 되고, 여러 가지 장치들이 어떻게 조화를 이루고 있는지를 확인할 수 있기에 의미가 있다는 거죠. 너무 상세한 부분을 보다 보면, 정작 중요한 부분을 간과하는 경우가 많이 있습니다.

PUE  같은 지표가 없으면 엔지니어들은 데이터센터 효율성이 얼마나 개선되었는지 측정할 수 없습니다.
데이터센터 효율화를 높이기 위해 어떤 것을 제일 먼저 하시겠습니까?
제일 쉬운 것부터 하면 될까요? 뜨거운 공기와 찬 공기가 흐르는 통로를 분리하는 방법, 서버룸의 온도를 높이는 방법, 에너지 효율적인 쿨링시스템의 도입 등? 생각날 때 마다 하나씩 적용하지 않고 전략적으로 접근할 수 있나요? 각각의 노력이 미치는 영향에 대한 측정 없이 적용하기 쉬운 작업들을 하나씩 하다 보면 어떤 작업이 어느 정도 효과 적이었는지 알 수 있는 방법이 있나요?

어떤 작업이 어떤 영향을 주었는지 모니터링할 수 있어야 합니다. 어떤 작업으로 인해 효율성이 좋아졌는지, 나빠졌는지를 확인할 수 있는 바로 그 척도가 바로 PUE 라는 것이죠.

PUE를 사용함으로 얻을 수 있는 또 하나의 이점은 전력 및 쿨링 인프라와 에너지 비용을 정확하게 연계하여 에너지 기반의 모델을 사용할 수 있다는 것입니다. 정확한 에너지 사용량에 대한 정보를 알려줌으로 각 사람들에게 그들이 취하는 행동이 어떤 영향을 주는지 생각할 수 있게 하고, 또한 재무 및 회계 부서에도 정확한 정보를 제공하여 향후 인센티브 등의 동기부여 수단으로도 활용 가능합니다.

다음 글에서는 요즘 같은 경제 상황에서 에너지 효율화가 왜 그렇게 중요한지에 대해 다루어보도록 하겠습니다.

이 글은, 마이크로소프트 데이터센터, Global Foundation Service 총 책임자인 Mike Manos의 글을 가져왔습니다.

요즘 화두는 저탄소 녹색성장 입니다. 그렇다면 기업에서 탄소 배출량을 어디서 줄일 수 있을까요? 자동차를 하이브리드, 또는 전기자동차로 바꿀 수 있겠죠. 점심시간에 식사하러 갈 때 전기를 끄거나, 컴퓨터 전원을 Off 하거나 하이버네이트, Sleep 모드 등을 사용하는 방법도 쓸 수 있겠죠.

그렇지만, 가장 전원을 많이 사용하는 곳은 바로 데이터센터 입니다. 데이터센터의 전원을 줄이지 않고는 아무리 위에 나열한 일들을 효과적으로 수행하더라도 전기세, 탄소배출량은 획기적으로 줄어들지 않을 것입니다.
데이터센터가 전원을 빨아들이는 Source가 된 이유가 무엇일까요? 최근의 IT 시스템, 서버, 라우터, NAS 장치 등은 더 많은 트랜지스터가 칩에 장착되고, 칩이 더 많은 전기를 소비하는 고성능이기에 문제가 생긴다고 볼 수 있습니다. 더군다나 단위 업무가 요구될 때 마다 1U, 2U, 3U 정도의 소형 서버들이 무수히 많은 서버가 센터에 입고되었죠. 작은 서버가 이렇게 많은 전기를 사용하고, 공간을 차지할 거라고는 누구도 예측하지 못했죠. 실제로 각 서버들의 CPU 사용률은 10% 이내인 경우가 많은데 말이지요. 엄청난 낭비 입니다.

사실 이 소규모 서버들을 구동하기 위해 UPS, Generator, Air Conditioning, 전원 배분 등의 다양한 부가적인 장치들이 필요하게 되기에 비 효율은 엄청 큰 아픔을 남기는 거죠. 상당히 많은 기업이 전력, Cooling, 공간 부족으로 신규 서버 도입에 지장을 겪은 것을 봐 왔습니다. 이런 이유는 많은 데이터센터가 건물 자체에 대한 에너지 효율성을 측정 및 분석하지 않고 있습니다. "측정하지 않으면, 개선은 없다" 제일 기본은 현재 상황을 알고 있어야 합니다.

또한, 전력 사용에 관해 현재 이슈가 제기되는 근본적인 이유가 또 있습니다. 전기세를 납부하는 부서는 주로 센터시설팀이 담당합니다. 서버 도입은 IT 부서에서 진행하죠. 두 부서간의 연결고리가 없습니다. 잘 협의가 되는 회사도 있겠지만, 제가 아는한 그렇게 많지 않습니다. 따라서, 어느 정도나 전원 Capacity가 남아 있고 어디서 전원을 많이 사용하고 있는지에 대해 알기도 쉽지 않죠. "더이상 쓸 수 없습니다."라고 이야기 하기 전에는 잘 보이지 않습니다. 데이터센터의 전력 및 Cooliing을 컨트롤 하는 CIO는 IT 운영비용을 절감하고, 회사의 이익을 높이고, 경쟁사에 비해 비교 우위를 가져갈 수 있는데 말이죠.

데이터센터의 전력 소비량을 측정하고 비교하는 방법이 여러 단체에서 논의되고 있습니다. 그중 작년에 결성된 그린 그리드(Green Grid)가 대표적이며 데이터센터의 효율성과 생산성을 나타내는 지표를 발표하였습니다. 데이터센터의 총 소비 전력 대비 IT 장비가 사용하는 전력을 비교하여 데이터센터의 효율성을 알아볼 수 있는 것입니다.
"측정이 쉽고, 핵심을 나타내주는 지표"로 받아들여 지고 있고, 향후에는 Premium, Gold, Silver, Bronze 데이터센터등의 지표를 데이터센터에 부여하는 노력도 함께 진행되고 있습니다.

첫째, PUE(Power Usage Effectiveness) = 데이터센터 전체 전력 / IT 장비가 사용하는 전력
        만약 IT 장비에 1,000 watt가 필요할 때 데이터센터는 전체적으로 2,000 watt 보다는 적게 필요해야 한다. 
        즉, PUE가 2보다 적어야 한다고 규정하고 있습니다. 1.4 정도면 최적의 상태로 규정하고 있습니다. 

둘째, DCiE(Data Center Infra Efficiency) = IT 장비가 사용하는 전력 / 데이터센터 전체 전력 * 100 
        즉, 데이터센터의 효율성을 알 수 있는 겁니다. 위의 예를 보면, IT 장비에 1,000 watt가 필요한데
        데이터센터는 2,000 watt가 필요하다면, 해당 데이터센터는 50%의 효율성을 보이고 있다는 거죠

위 2가지 지표는 Global하게 받아들여지고 있는 지표 입니다. 국내 기업들도 한 번쯤 고려해볼만한 Metric 이라고 생각됩니다. 이렇게 측정되고 관리되면, 개선할 수 있고, 개선된 규모의 전력 및 탄소배출량을 통해 그린컴퓨팅 환경을 갖게 되는 것이 핵심 논리 입니다.