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인텔, 차세대 컴퓨팅 환경을 위한 메모리 및 스토리지 신제품 공개

기사입력 : 2020년 12월 18일 10시 07분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com | SNS
인텔은 12월 16일, 온라인으로 진행된 인텔 2020 메모리&스토리지 (Memory and Storage 2020) 행사에서 고객들의 디지털 전환에 관한 과제 해결을 지원하는 6가지 새로운 메모리 및 스토리지 제품을 공개했다. 이 자리에서 인텔은, 메모리와 스토리지에 걸친 혁신을 위한 핵심 요소로, 성능이 크게 개선된 데이터센터용 옵테인 SSD, 인텔 옵테인 퍼시스턴트 메모리 200 시리즈, 그리고 144 레이어의 TLC, QLC NAND를 기반으로 한 데이터센터와 PC용 SSD 제품들을 소개했다.

인텔의 차세대 옵테인 미디어 솔루션은 예측 가능한 성능, 워크로드 전반에서 초당 최고의 입출력(I/O) 운영 및 내구성 등 탁월한 서비스 품질을 제공한다. 이번 행사에서 소개된 인텔 최초의 PCIe 4.0 SSD인 옵테인 SSD P5800X는 기존 인텔 옵테인 SSD P4800X 제품 대비 3배 이상 빠른 성능과 67% 향상된 내구성, 40% 향상된 서비스 품질을 제공하는 것이 특징이다. 또한 인텔 옵테인 퍼시스턴트 메모리 200 시리즈는 프로세서 소켓당 최대 6TB의 용량과 함께, 이전 세대 대비 25% 향상된 전송 대역폭, eADR 지원 등으로 용량과 성능 모두 향상되어, 점점 늘어나는 실시간 데이터 프로세싱 등에서의 메모리 용량 수요에 효과적으로 대응하고 있다고 소개되었다.

인텔의 새로운 3D NAND SSD는 144레이어의 TLC, QLC 메모리를 사용해 성능과 용량을 향상시켰으며, 데이터센터와 PC 시장을 위한 제품이 선보인다. 데이터센터의 광범위한 클라우드 데이터센터 워크로드를 위한 인텔 SSD D7-P5510은 144레이어의 TLC 3D NAND를 사용하며, 3.84TB, 7.68TB 용량의 U.2 폼팩터로 선보인다. 또한 인텔 SSD D5-P5316은 144레이어의 QLC 메모리를 사용해 레거시 용량 스토리지를 최적화 및 가속화하며, 15.36TB 및 30.72TB 용량과 U.2 및 E1.L 폼팩터로 제공될 계획이다. 메인스트림 컴퓨팅을 위한 인텔 3D NAND SSD 670P는 144레이어 QLC 3D NAND를 사용했으며, 이전 세대 대비 성능과 내구성, 보안성 등이 향상되었고, 최대 2TB 까지의 제품이 선보인다.

▲ 데이터센터를 위한 144레이어 TLC 3D NAND 기반 SSD인 ‘인텔 SSD D7-P5510’ (자료제공: Intel)

▲ 비용 효율적인 고용량 스토리지를 위한 144레이어 QLC 3D NAND 기반 ‘인텔 SSD D5-P5316’ (자료제공: Intel)

인텔 SSD D7-P5510은 144레이어 TLC 3D NAND를 사용하는 데이터센터용 SSD로, 광범위한 데이터센터 워크로드를 신속하게 처리할 수 있게 지원하며, 클라우드 스토리지를 위한 대용량 대체용으로 설계되었다. 이 제품은 3.84TB 또는 7.68TB 용량의 U.2 폼팩터로 선보이며, 향상된 장치 상태 모니터링 기능, 멀티 테넌트 및 가상화 환경을 위한 향상된 유연성, 클라우드 워크로드를 처리하기 위해 특별히 조정된 새로운 알고리즘 및 기능 등을 특징으로 한다. 성능 측면에서는 이전 세대 대비 4K 읽기, 쓰기 성능이 45%, 41% 높아졌고, 순차 읽기, 쓰기 성능은 이전 세대 대비 118%, 35% 향상되었으며, 혼합 워크로드의 IOPS 성능은 50% 가량 개선, 내구성은 17% 가량 향상되었다고 소개되었다.

또한 D7-P5510은 향상된 장치 상태 모니터링 기능으로 엔터프라이즈나 클라우드 등 대규모 인프라에서의 관리성을 향상시키고, TRIM 기술의 개선을 통해 이전 세대 대비 100배 향상된 TRIM 시간을 구현, TRIM으로 인한 스토리지의 부담을 최소화하고 클라우드 워크로드에서의 성능을 최적화했다고 소개되었다. 또한 ‘동적 복수 네임스페이스(Dynamic Multiple Namespaces)’는 스토리지 내에 복수의 네임스페이스를 구성하고 개별 암호화해, 가상화와 멀티테넌트 환경에서 각 영역간 강력한 격리를 제공할수 있으며, 암호화 측면에서는 AES256 하드웨어 암호화와 TCG Opal 2.0.1 등을 제공한다. 이 외에도, 전력 효율성 측면에서는 세 가지의 전원 상태를 지원해, 서로 다른 TDP를 위한 최적화가 가능하다.

한편 인텔은 D7-P5510의 성능에 있어, 실제 워크로드에서의 뛰어난 성능 측면을 강조했다. 인텔은 D7-P5510이 PCie 4.0 기반의 경쟁 제품들에 비해서, NoSQL에서는 최대 60%까지 높은 성능을 낼 수 있으며, 전력 효율성 또한 경쟁 제품 대비 순차 읽기에서는 27%, 무작위 쓰기에서는 46% 더 뛰어난 와트당 성능을 제공한다고 소개했다. 그리고 대부분의 ‘실제 워크로드’는 읽기와 쓰기가 섞인 혼합 형태이고, 이러한 환경에서 인텔은 D7-P5510이 경쟁 제품보다 최대 67%까지 낮은 반응 시간을 제공해, 서비스의 QoS 유지에 있어서도 뛰어난 성능을 제공한다고 밝혔다.

인텔은 QLC NAND에 있어서도, 플로팅 게이트 방식을 통한 내구성 확보 등으로, QLC에서도 기존 TLC 수준의 품질과 신뢰성을 확보하고 있으며, 세대가 진화하면서 늘어난 적층 수에 따른 용량 증가 뿐 아니라 쓰기 내구성 또한 향상되었다고 소개했다. 그리고 2021년 상반기 선보일 계획인 인텔의 SSD D5-P5316은 144레이어의 QLC를 사용해 레거시 용량 스토리지를 최적화하면 가속화하는 제품으로, 이전 세대 대비로는 4K 무작위 읽기에서 38%, 128K 순차 읽기에서는 두 배 향상된 성능을 제공하며, 내구성도 이전 세대 대비 최대 4배 향상된, 최대 18PB의 쓰기 내구성을 제공한다고 밝혔다. 이 제품은 15.36TB 및 30.72TB 용량을 갖추고, U.2 및 E1.L 폼팩터로 제공되며, 1U당 1PB의 고용량 스토리지 구축이 가능하다.

▲ 메인스트림 PC를 위한 144레이어 QLC 3D NAND 기반 SSD ‘인텔 SSD 670P’ (자료제공: Intel)

▲ 뛰어난 반응성, 고용량과 에너지 효율성을 모두 갖춘 ‘인텔 옵테인 메모리 H20 with SSD’ (자료제공: Intel)

PC 시장을 위한 인텔의 스토리지 제품군은 ‘반응성 극대화’과 ‘스토리지 최적화’ 중심의 제품으로 나뉘며, 양 쪽에서의 핵심 기술은 ‘옵테인’과 ‘QLC 3D NAND’다. 특히, 차세대 144레이어 QLC 3D NAND의 등장은, PC 시장에서 SSD가 하드 드라이브를 완전히 대체할 수 있을 정도의 비용 효율과 성능을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 메인스트림 PC 환경을 위한 인텔 SSD 670P는 차세대 144레이어 QLC 3D NAND와 차세대 컨트롤러를 사용하며, 512GB에서 2TB까지의 용량을 갖추고, 512GB에서 150TBW의 내구성과 Pyrite 2.0 보안 및 전력 손실 알림 등의 기능을 제공한다. 또한 670P의 향상된 동적 SLC 캐시는 이전 세대 대비 남은 용량에 따른 성능 변화를 줄여, 제품을 사용하는 동안 지속적인 성능을 누릴 수 있게 했다. 제품 출시는 2021년 1분기 예정이다

일반 PC 환경에서 ‘옵테인 메모리’가 제공하는 가장 큰 장점은 ‘반응성’이다. 그리고 하나의 물리적 드라이브와 NAND SSD와 옵테인 메모리를 결합한 ‘옵테인 메모리 H10 with SSD’는 11세대 인텔 코어 i7 모바일 플랫폼 기반에서 일반적인 PCIe 3.0 TLC SSD와 비교해, 업무 환경의 문서나 프로젝트 파일 열기, 게이밍에서의 게임 실행 등에서 30~50% 정도의 성능과 반응성 향상을 제공한 바 있다. 그리고 인텔은 이 자리에서 2021년 2분기에 선보일 ‘옵테인 메모리 H20 with SSD’ 제품을 소개했는데, 32GB의 옵테인 메모리와 512GB, 1TB의 QLC 3D NAND가 조합된 이 제품은 11세대 인텔 코어 U 시리즈 프로세서와 500 시리즈 칩셋, 인텔 RST 드라이버 18.1과 조합되어 PC 사용 경험을 최적화할 것으로 기대했다.

▲ ‘옵테인 SSD P5800X’는 이전 세대 대비 크게 향상된, 압도적인 성능과 내구성을 제공한다 (자료제공: Intel)

인텔의 옵테인 미디어를 기반으로 하는 옵테인 SSD는 지금까지 낮은 지연시간과 뛰어난 성능, 내구성, 탁월한 서비스 품질 등을 장점으로, 다양한 스토리지 어플라이언스 제조사에서 이에 기반한 제품을 만들고, 다양한 스토리지 소프트웨어들이 이를 지원했으며, 포춘 500대 기업의 40% 이상이 옵테인 기반 스토리지를 도입하는 등 성공적인 성과를 거두어 오고 있다. 특히 SSD의 단위 용량당 IOPS 성능이 지속적으로 떨어지고 있는 상황에서, HCI나 HPC, AI, DB 등의 워크로드들은 더욱 성능에 대한 수요가 높아지고 있고, 이제는 SSD 조차 성능 향상에서 ‘병목 지점’으로 주목받는 상황이며, 옵테인 미디어는 이런 상황을 효율적으로 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

인텔의 옵테인 SSD P5800X는 차세대 옵테인 미디어와 PCIe 4.0 인터페이스를 통해, 이전 세대 대비 큰 폭으로 향상된 성능과 내구성을 제공한다. 성능 측면에서, 옵테인 SSD P5800X는 4K 읽기, 쓰기 혼합 IOPS에서 180만 IOPS로 이전 세대 대비 3배 향상, 순차 읽기, 쓰기 성능도 최대 7.2GB/s, 6.2GB/s로 이전 세대 대비 3배 향상되었으며, QoS 측면에서는 40% 향상된 성능을 제공한다. 또한 내구성 측면에서는 이전 세대보다 67% 향상된 100 DWPD의 쓰기 내구성을 제공한다. 한편, 새로운 기능으로는 512B 네이티브 모드를 지원, 옵테인 SSD를 메타데이터 캐시로 활용할 수 있으며, 이 때 460만 랜덤 읽기 IOPS의 처리성능을 지원한다고 덧붙였다.

옵테인 SSD의 강점으로는 쓰기 위주의 워크로드에서 뛰어난 내구성과 낮은 지연시간이 꼽힌다. 인텔은 이러한 상황에서, 옵테인 SSD P5800X가 ACT 테스트의 1ms SLA 준수 상황에서 200만 TPS를 기록, 3D NAND 기반의 D7-P5600의 48만 TPS보다 네 배 이상 높은 성능을 보인다고 소개했다. 그리고 이러한 낮은 지연시간과 높은 처리량은 금융업에서의 분석이나 사기탐지, 광고업에서의 실시간 입찰 환경 등 ‘실시간성’이 중요한 환경에서 빠르게 실행 가능한 통찰력을 얻을 수 있게 한다고 밝혔다. 또한 일관적으로 낮은 지연시간은 뛰어난 QoS 준수를 통해, 서비스 제공자들이 비용 효율적으로 고성능, 고품질의 서비스를 제공할 수 있게 지원한다고 덧붙였다.

옵테인 SSD P5800X의 ‘비용 효율성’은 몇 가지의 접근법에서 생각해볼 수 있다. 먼저, 성능 측면에서는, 100GbE 등의 고속 네트워크로 연결된 스토리지에서 최대한의 성능을 내기 위한 물리적 드라이브 구성에서, 옵테인 SSD P5800X의 2~3개 정도로 구현할 수 있는 성능은 D7-P5600에서는 4~13개의 드라이브가 필요하고, 많은 저장공간이 활용되지 않고 낭비될 수 있으며, 비용 측면에서도 여러 개의 드라이브를 구입, 장착해야 하므로 비효율적이다. 그리고 ‘내구성’ 측면에서, 옵테인 SSD는 3D NAND 기반 SSD와 비교해도 수십 배의 내구성을 가진 만큼, 고용량 SSD 스토리지의 쓰기 캐시로 옵테인 SSD를 활용함으로써, 스토리지의 성능과 SSD의 쓰기 수명을 최적화할 수 있을 것이라 제시했다.

▲ 옵테인 퍼시스턴트 메모리 200 시리즈 또한 이전 세대보다 성능과 용량 등에서 개선된 특징을 제공한다 (자료제공: Intel)

인텔의 옵테인 퍼시스턴트 메모리(Optane Persistent Memory)는 옵테인 미디어를 기반으로 해, 메모리와 스토리지 각각의 고유한 용량과 성능을 가진 새로운 계층으로 활용될 수 있는 위치에 있다. 옵테인 퍼시스턴트 메모리는 컴퓨팅 플랫폼에서 프로세서의 메모리 컨트롤러에 직접 연결되는 비휘발성 메모리로, 비휘발성의 특징을 가지면서도 DRAM처럼 직접 로드 및 저장이 가능한 특징을 가진다. 이를 통해, 옵테인 퍼시스턴트 메모리는 현재 빠르게 늘어나고 있는 데이터의 양과 실시간 분석에 대한 수요에 대응해, 메모리 계층에서 DRAM을 캐시로 사용해 물리 메모리 용량의 확장에 활용하거나, 혹은 스토리지 계층에서 메모리에 가까운 고속 스토리지 영역으로 활용을 도모할 수 있다.

전통적인 시스템 구성에서, 최신 3D NAND SSD라고 해도 스토리지로의 접근에는 하드웨어, 소프트웨어 측면에서 상당한 지연 시간이 존재한다. 옵테인 SSD와 SPDK를 활용한 스토리지 접근은 이러한 지연시간을 크게 줄일 수 있지만 여전히 6us 정도의 접근 시간이 남는다. 하지만 옵테인 퍼시스턴트 메모리와 같이, 메모리 서브시스템에 직접 연결되는 비휘발성 메모리라면 지연시간은 100~340ns 수준까지 내려갈 수 있다. 그리고, 옵테인 퍼시스턴트 메모리는 2세대 제온 스케일러블 프로세서와 함께 처음 선보인 바 있으며, 현재의 ‘옵테인 퍼시스턴트 메모리 200 시리즈’는 3세대 제온 스케일러블 프로세서인 코드명 ‘쿠퍼 레이크(Cooper Lake)’, ‘아이스 레이크(Ice Lake)’를 지원한다.

옵테인 퍼시스턴트 메모리 200 시리즈는 소켓당 최대 6TB의 구성을 지원하며, 이전 세대 대비 25% 가량 향상된 메모리 대역폭을 제공하고, 캐시 플러시를 생략할 수 있는 eADR 지원으로 성능을 최적화했다. 또한 이전 세대 대비 모듈당 3W 정도 소비전력이 줄어들어, 서버에서의 전력 소비량 부담도 줄였다. 인텔은 이 옵테인 퍼시스턴트 메모리를 사용하는 고객 중 60%가 ‘메모리 모드’로 사용하고 있고, 40% 정도가 앱이 옵테인 퍼시스턴트 메모리에 직접 접근하는 ‘앱 다이렉트 모드’로 사용하고 있으며, 앞으로는 ‘앱 다이렉트 모드’의 비중이 커질 것으로 예상했다.

또한 eADR(Enhanced Asynchronous DRAM Refresh)는 캐시 플러시를 할 필요가 없는 비휘발성 메모리에서 캐시 플러싱을 수행함으로써 나타나는 성능의 영향을 줄이고자, 이를 생략하고 비휘발성 메모리에 바로 기록할 수 있게 한다고 소개했다. 이 기술은 DB나 트랜잭션 프로세스, 미션크리티컬 데이터 핸들링, 락프리 혹은 논블록킹 알고리즘 기반의 고성능 앱 등에서 효과가 기대되며, PMDK를 통해 활용할 수 있다. 한편, 인텔은 코드네임 ‘크로우 패스(Crow Pass)’로 불리는 3세대 옵테인 퍼시스턴트 메모리와 코드명 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)로 알려진 새로운 제온 스케일러블 프로세서에서 인텔만의 고유한 메모리 및 스토리지 솔루션을 강화하고 확대할 예정이라고 덧붙였다.


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