지난 NVIDIA GTC 2023에서, 오라클은 NVIDIA Bluefied DPU를 자사 클라우드 인프라스트럭쳐에 도입하여 데이터센터 혁신을 일궈낸 사례를 공유한 적이 있습니다.
오라클 인프라스트럭처의 총괄 부사장 클레이 마고요크는 “NVIDIA BlueField-3 DPU는 극한의 성능을 갖춘, 지속 가능한 최첨단 클라우드 인프라를 제공하기 위한 우리 전략의 핵심 요소”라고 언급하기도 했죠.
NVIDIA BlueField-3은 이전 세대 대비 4배 더 강력한 컴퓨팅 성능과 암호화 가속으로 AI 워크로드 특유의 네트워크 병목 현상을 해소할 수 있습니다. 많은 기업들이 BlueField-3 DPU를 사용하여 AI 시대를 위한 데이터센터 혁신을 준비하고 있습니다.
이 글에서는 AI 워크로드 가속화를 위해 반드시 고려해야 할, NVIDIA BlueField DPU에 대해 소개해 드리겠습니다.
NVIDIA BlueField란 무엇인가요?
정의
CPU와 GPU를 넘어, 이제는 DPU의 시대가 오고 있습니다. NVIDIA BlueField는 데이터 센터의 효율성과 성능을 혁신적으로 향상시키는 Data Processing Unit(DPU)입니다.
NVIDIA BlueField는 기존의 CPU와 GPU의 역할을 보완하면서, 네트워킹과 스토리지, 보안 기능을 하나의 칩에 통합한 올인원 솔루션이라고 할 수 있습니다. 데이터 중심 시대에 접어들면서, 기업들이 직면한 복잡한 인프라 관리와 성능 요구사항을 해결하기 위한 핵심 전략으로 부상하고 있습니다.
BlueField DPU(Data Processing Unit)의 핵심 기능
NVIDIA BlueField DPU는 고성능 네트워킹, 프로그래머블 패킷 처리, 고급 보안 기능을 제공하고 있습니다. 이 칩은 최대 400Gb/s의 네트워크 대역폭을 지원하며, 하드웨어 가속 암호화같은 보안 기능도 함께 포함하고 있죠.
또한 NVIDIA CUDA 기술과의 통합으로 AI 워크로드 최적화에 특화되어 있습니다. AI 기술을 도입하여 더 복잡하고 고도화된 성능이 필요한 현대의 데이터센터에 가장 이상적인 모델이라고 할 수 있습니다.
최근 BlueField-3 DPU에 대한 관심이 아주 뜨거운데요. BlueField-3 DPU는 이전 세대보다 크게 향상된 성능을 제공하고 있습니다. 간단하게 설명하자면 다음과 같습니다.
- BlueField-3는 최대 16개의 Arm A78 코어를 탑재하여, 초당 최대 1,600억 개의 패킷을 처리
- 400GbE 연결을 지원하여, 대규모 데이터 전송과 고성능 컴퓨팅 환경에 최적화
- 제로 트러스트 보안 모델로 실시간 네트워크 모니터링과 암호화 기능 제공
- NVIDIA CUDA 기술과의 통합으로 AI 추론 작업을 가속화
- DOCA(Data-Center-on-a-Chip Architecture) 소프트웨어 프레임워크를 통해 개발자들의 기능 활용 및 커스터마이징 지원
특히 초당 최대 1,600억 개의 패킷을 처리하는 성능은 이전 세대 대비 5배 이상 향상된 성능으로 보고 있습니다. 이러한 고급 기능들은 5G 네트워크, 엣지 컴퓨팅, 하이퍼스케일 클라우드 등 현대 데이터 센터 환경에서 다양한 목적으로 활용할 수 있습니다.
기업의 입장에서는 나날이 증가하는 사이버 보안 위협에 대비할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡하고 규모가 큰 데이터 처리 요구에도 효과적으로 대응할 수 있죠.
기업 인프라 최적화를 위한 NVIDIA BlueField의 역할
네트워크 성능 향상
NVIDIA BlueField DPU는 네트워크 가상화와 오프로딩을 통해 데이터 센터의 네트워크 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. CPU 부담을 줄이고 네트워크 지연 시간을 최소화하며, 대역폭 활용을 최적화한다는 점에서 큰 장점을 가지는데요. 특히 가상 머신 간 통신이 발생할 때, 하이퍼바이저를 거치지 않고 직접 패킷을 처리하는 방식으로 성능을 대폭 개선했습니다.
다른 네트워크 솔루션들과 비교했을 때, NVIDIA BlueField DPU가 여러 측면에서 우위를 보인다는 것을 알 수 있는데요.
일반 네트워크 카드나 소프트웨어 기반 솔루션과 달리, NVIDIA BlueField DPU는 네트워크 처리를 전담하기 때문에 CPU 리소스를 드라마틱하게 절약하고 애플리케이션 성능을 향상시킬 수 있습니다.
또한, 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 솔루션에 비해 높은 하드웨어 가속을 통해 지연 시간도 크게 줄일 수 있었죠.
보안 강화
데이터 센터란, 서버 컴퓨터와 네트워크 회선 등을 제공하는 건물이나 시설을 의미합니다. 그 안의 수만 대의 서버 컴퓨터에는 다양한 서비스를 위한 방대한 정보들이 저장되어 있습니다. 데이터 센터는 이 서비스들의 안정적인 운영을 위해 정보들을 모아 관리하는 시설입니다.
데이터 센터의 안정적인 운영은 기업의 생존과 직결된 문제이기도 합니다. 최근 AI 및 빅데이터, 자율주행 등의 기능이 고도화되면서 사이버 범죄가 발생했을 때 기업과 고객이 입는 피해 역시 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 따라서 데이터 센터의 보안은 선택이 아닌 필수의 문제가 되었죠.
NVIDIA BlueField DPU는 하드웨어 수준의 보안 기능을 제공하여, 데이터센터 전반의 보안을 강화할 수 있습니다. 암호화, 인증, 방화벽 기능을 하드웨어에서 직접 처리함으로써 성능 저하 없이도 강력한 보안을 구축할 수 있습니다.
또한 제로 트러스트 아키텍처를 지원하여, 모든 네트워크 트래픽을 검사하고 검증할 수 있습니다. 기업의 데이터 센터가 반드시 경계해야 할 랜섬웨어나 DDos 공격과 같은 위협에 대해서도 효과적인 방어 수단이 될 수 있죠.
스토리지 가속화
NVIDIA BlueField DPU는 스토리지 작업을 가속화하여 데이터 처리 속도를 높일 수 있습니다. NVMe-oF(NVMe over Fabrics) 기술을 지원하여 네트워크를 통한 고속 스토리지 액세스를 가능하게 합니다.
NVMe-oF(NVMe over Fabrics) 기술이란, NVMe 프로토콜을 네트워크 환경으로 확장한 기술입니다. 호스트와 원격 스토리지 장치 간의 고속/저지연 통신을 지원하기 위해 만들어졌습니다. 기존 스토리지 네트워크가 갖고 있었던 성능 문제와 같은 한계를 극복하고, 고성능 SSD의 잠재력을 네트워크 환경에서 최대한 활용할 수 있게 해주는 혁신 기술이죠.
이는 특히 빅데이터 분석이나 AI 학습 등, 대용량의 데이터 처리가 필요한 분야에서 특히 중요한 기술인데요. 데이터 압축이나 중복 제거 등의 작업을 하드웨어에서 처리하면서, 스토리지 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있습니다.
NVIDIA BlueField 적용 사례
클라우드 서비스 제공업체
이미 주요 클라우드 서비스 제공 업체들은 NVIDIA BlueField를 도입하여 서비스 품질을 향상시키고 있습니다. 아마존 웹 서비스(AWS)는 네트워크 가상화와 보안 기능을 강화한 것으로 알려졌죠. 이를 통해 고객들에게 더 빠르고 안전한 클라우드 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.
또한 Microsoft Azure 역시 네트워크 성능을 개선하고 보안을 강화하고 있습니다.
금융 서비스 산업
최근 고주파 트레이딩 시스템에서 NVIDIA BlueField의 초저지연 네트워킹 기능이 빛을 발하고 있습니다.
또한 금융 데이터의 암호화와 보안 처리에 NVIDIA BlueField DPU 하드웨어 가속 기능을 활용하여 보안을 강화하고자 하고 있습니다. 지금 가장 뛰어난 보안을 자랑하는 솔루션을 도입함으로써, 고객 신뢰도를 향상하고 운영 과정에서 발생할 수 있는 리스크를 최소화할 수 있죠.
통신사 및 5G 네트워크
통신 사업자들은 완전한 5G 네트워크 구축에 NVIDIA BlueField DPU를 활용하고 있습니다. NVIDIA BlueField DPU의 고성능 네트워킹과 패킷 처리 능력을 통해 5G 코어 네트워크의 효율성을 높일 수 있기 때문인데요.
특히, 네트워크 기능 가상화(NFV)와 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 구현에 NVIDIA BlueField DPU가 중요한 역할을 하고 있습니다. 이를 통해, 통신사들은 네트워크 유연성을 높이면서 새로운 서비스를 더 빠르게 출시할 수 있게 되었죠.
NVIDIA BlueField 도입의 이점
총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership) 절감
기존의 데이터 센터 솔루션들은 네트워킹이나 보안, 스토리지 가속 등 각 기능별로 별도의 하드웨어가 필요했습니다. 그리고 여러 개의 독립적인 시스템이 동작하는 방식이었죠. 이로 인해 초기 투자 비용이 높아질 뿐만 아니라 에너지 효율성도 저하되었습니다.
CPU 자원을 사용하는 네트워크 처리 방식으로 인해 애플리케이션 성능이 저하되고, 결과적으로 더 많은 서버가 필요해지는 상황까지 일어나기도 했죠.
반면 NVIDIA BlueField DPU는 하나의 칩으로 여러 기능을 수행하기 때문에 하드웨어 구매 및 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 전력 소비 효율이 높아 데이터 센터 전체의 운영 비용을 낮출 수 있다는 장점이 있습니다.
실제로 한 대형 클라우드 서비스 제공업체는 NVIDIA BlueField DPU를 도입한 후 서버당 전력 소비를 30% 가량 낮출 수 있었죠.
이외에도 CPU 오프로딩으로 서버 자원을 가장 효율적으로 사용하는 방식이기 때문에, 전체적인 시스템 성능이 향상되고 필요한 서버의 수도 축소할 수 있습니다. 장기적으로 볼 때, NVIDIA BlueField DPU가 기업의 IT 인프라 TCO를 최적화하는 솔루션인 이유가 여기에 있습니다.
운영 효율성 증대
기존 솔루션들은 각각의 하드웨어가 작동하는 방식은 개별적인 관리가 필요하기 때문에 IT 인력 비용이 증가하고, 운영 효율성도 증가할 수밖에 없었습니다. 하지만 NVIDIA BlueField DPU는 네트워크 관리, 보안 패치 적용 등의 복잡한 작업을 간소화하여 IT 팀의 업무 부담을 줄일 수 있습니다.
특히 네트워크 관리와 보안 기능성을 자동화하였기 때문에, 혹시라도 발생할 수 있는 인적 오류도 최소화할 수 있습니다. 한 연구에 따르면, NVIDIA BlueField DPU를 도입한 기업들은 IT 운영 효율이 평균 40% 향상되었다고 합니다.
혁신 가속화
지금 사용하고 계신 인프라에서, 트래픽이 증가한다면 어떻게 하고 계신가요? 대부분은 각 시스템을 개별적으로 확장해야 했습니다.
하지만 NVIDIA BlueField DPU는 소프트웨어 정의 방식이기 때문에, 새로운 기능을 쉽게 추가할 수 있습니다. 별도로 하드웨어를 교체하지 않고도 시스템을 유연하게 확장할 수 있죠.
최근 많은 기업들이 도입하고 있는 AI 및 빅데이터 분석과 같은 컴퓨팅 집약적인 작업의 효율성은 인프라 성능과 직결되어 있습니다. 작업의 처리 속도가 빠를수록 혁신적인 서비스 개발이 앞당겨진다고 볼 수 있습니다.
NVIDIA BlueField 전망
NVIDIA CEO 젠슨 황은 BlueField-3 DPU가 AI 시대의 엄청난 컴퓨팅 요구사항을 지원할 수 있는 클라우드 데이터센터 인프라를 가능하게 한다고 언급했습니다. 이는 BlueField-3가 생성형 AI와 같은 까다로운 워크로드를 처리하는 데 중요한 역할을 할 것임을 시사합니다.
BlueField-3 DPU는 AI 시대의 데이터센터 혁신을 주도하는 핵심 기술로 자리잡을 것으로 전망됩니다. 성능, 효율성, 보안 측면에서의 향상은 클라우드 서비스 제공업체와 엔터프라이즈 고객 모두에게 큰 가치를 제공할 것으로 보입니다.
NVIDIA BlueField를 활용한 AI 워크로드 최적화 전략이 궁금하시다면, <NVIDIA Bluefield DPU의 AI 워크로드 최적화 전략>에서 더 자세한 내용을 확인하실 수 있습니다.
다만, NVIDIA BlueField DPU 도입을 고려하고 계신다면 몇 가지 검토해야 할 사항이 있습니다.
먼저 현재 인프라의 성능과 비용 효율성을 평가하여 도입의 필요성을 판단해야 합니다. 장기적인 디지털 전환 전략에 NVIDIA BlueField DPU가 어떤 기여를 할 수 있는지 따져봐야겠죠. 또한 경쟁사들의 기술 도입 현황을 파악하여, 시장에서의 경쟁력 유지에 얼마나 이점을 줄 수 있는지 고려할 필요가 있습니다.
NVIDIA BlueField DPU는 네트워킹, 스토리지, 보안 등 여러 영역을 아우르는 복잡한 기술입니다. IT 인프라 구축은 다양한 변수와 가능성을 염두에 두고 설계해야 하는 만큼, 전문가의 컨설팅이 무엇보다 중요한 분야이기도 합니다.
아이크래프트는 기업의 AI 및 클라우드, IT 전반적인 인프라 설계의 복잡성을 잘 이해하고 있습니다. 따라서 고객사의 특정 요구사항에 맞는 최적의 구성을 제안해 드리고 있습니다. 또한 기존에 사용하시던 솔루션 및 시스템이 있는 경우에, 성능 저하나 운영 중단을 최소화하면서 새로운 기술을 도입할 수 있도록 조언해 드리고 있습니다.
기술 환경은 계속해서 변화합니다. 지금 아이크래프트와 함께 NVIDIA BlueField DPU를 도입하고, 새로운 AI 시대를 위한 네트워킹을 준비해 보세요.
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