[한국기술뉴스] DGIST(총장 국양) 정보통신융합전공 김대훈 교수팀은 데이터 센터 서버 내 미사용 메모리에 의한 대기 전력 소비를 효과적으로 줄이는 새로운 메모리 전력 관리 기술인 ‘그린-딤(GreenDIMM)’을 개발했다. 이 기술은 기존 대비 DRAM 전력 소비를 최대 55%, 시스템 전체 전력 소비를 최대 30%까지 줄여 획기적인 전력 절감 효과를 보일 것으로 기대된다.

온라인 사업에 필수적인 정보를 제공하며, 고객과 기업 정보를 보관하는 시설인 데이터 센터는 전기 사용량이 많고 계속 가동해야 하기 때문에 전력 소모량이 매우 크다. 한편, 대규모 데이터 센터의 평균 메모리 사용량은 40~60%로, 절반에 가까운 미사용 메모리의 대기 전력을 최소화 한다면 데이터 센터의 에너지 소비를 크게 개선할 수 있을 것이다.

현존하는 메모리 전력 관리 기술은 미사용 중인 랭크 단위의 메모리 영역을 메모리 제어기에 의해 저전력 상태로 전환함으로써 미사용 메모리의 대기 전력 소비를 감소시킨다. 그러나 거의 동시에 여러 랭크에 요청하여 메모리 성능을 최대화하는 메모리 인터리빙 기술로 인해 모든 랭크는 항시 고전력 상태로만 유지되어 현존 기술의 실용성이 매우 낮다는 문제점이 있다.

이같은 문제점을 개선하기 위해 기존 발표된 연구들은 메모리 인터리빙 기술을 비활성 상태로 전환하고 최대한 많은 수의 랭크를 저전력 상태로 전환시키는 다양한 기술들을 제안했다. 그러나 기존 연구들은 효과적으로 DRAM의 대기 전력 소비를 감소시킬 수는 있었지만, 메모리 집약적인 워크로드 실행 시 메모리 인터리빙 기술을 지원하지 않아 성능 저하가 매우 크게 발생한다는 한계점이 있었다.

이에 김대훈 교수팀은 메모리 인터리빙의 동시다발적인 메모리 요청 기능을 해치지 않으면서 동시에 미사용 메모리의 대기 전력 소비를 줄일 수 있는 새로운 기술 개발에 초점을 맞추었다. 김 교수팀은 물리 주소 공간 내 메모리 블록을 실시간으로 관리하는 운영체제의 메모리 온/오프라인 기술을 메모리 전력 관리에 접목시키고, 랭크 단위보다 더욱 세분화된 서브어레이 단위의 저전력 상태를 적용할 수 있는 방법을 고안하여 메모리 인터리빙 효과를 그대로 보존하면서 동시에 미사용 메모리 대기 전력을 획기적으로 감소시키는 그린-딤(GreenDIMM)을 개발했다.

DGIST 정보통신융합전공 김대훈 교수는 “이번 연구를 통해 메모리 인터리빙 기술로 인한 메모리 성능 개선 효과를 그대로 보존하면서 동시에 미사용 메모리가 소비하는 대기 전력을 효과적으로 줄일 수 있는 기술을 선보였다”며 “향후 해당 기술이 대규모 데이터센터 서버 환경의 에너지 소비를 더욱 혁신적으로 개선할 수 있도록 연구에 매진하겠다.”고 말했다. 

한편, 이번 연구는 DGIST 정보통신융합전공 김대훈 교수가 교신 저자로, 이승학 박사과정생이 제 1저자로 참여했고, 박사과정생 강기동, 이환준, 박형원 학생이 공동 저자로 참여했다. 또한 본 연구는 삼성전자 손영훈 책임연구원, University of Illinois at Urbana-Champaign 김남승 교수와의 공동연구로 진행됐다.