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상세정보

클라우드 및 서버 환경을 위한 에너지 절감 OS 서비스 기술

전수책임자
전성익
참여자
김대원, 손덕주, 안백송, 오병택, 온진호, 우영춘, 이병규, 장수민, 전성익, 최완
기술이전수
2
이전연도
2014
협약과제
12VS1600, 에너지 30% 이상 절감 가능한 범용 운영체제 핵심 원천 기술 개발, 전성익
13VS2600, 에너지 30% 이상 절감 가능한 범용 운영체제 핵심 원천 기술 개발, 전성익
14MS9100, (통합)고집적 저전력 프로세서 기반 30% 이상 에너지절감 범용 운영 체제 및 가상화 핵심 기술 개발, 전성익
- 본 기술은 리눅스 기반 클라우드 및 서버 환경에서 전력 절감 요구에 대응한 최적의 전력 절감 SW 기술임
- 본 기술 이전은 클라우드 환경이나 물리서버 환경에서 소프트웨어 only 방식으로 전력 절감을 달성하고자 할 때에 기존 운영체제를 절감용 운영체제로 교환하거나 기존 운영체제에 절감 제어 모듈을 추가 하여 에너지 최적 환경을 제공하는 기술임
- 클라우드 환경으로의 수렴과 스마트폰 이용률 폭증으로 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 용량 부족에 나아가 전기료 증대로 운용 유지비까지 증대하는 상황에 직면하게 됨
- 이는 데이터 센터 및 기업 서버 룸에서 실시간 모니터링을 통해 절감 가능한 부분을 조기에 도출해서 대응해 가야 하는 상황임
- 서버 환경에서 전력 낭비 계속, 서버 에너지 효율성 문제 지속, 시스템 운용 관리비 및 전기료가 차지하는 비중을 줄이는 문제를 해결하기 위한 에너지 절감 SW 기술로 모니터링 및 에너지 인지 운영체제(Energy-Aware OS) 등이 요구됨
- 저탄소녹색성장기본법 시행령 제25조 ① 법42조 제1항 제1호에 따른 온실가스 감축 목표에 따라 2020년의 국가 온실가스 총 배출량을 2020년의 온실가스 배출 전망치 대비 100분의 30까지 감축하는 것으로 한다. 따라서 2020년 국가 온실가스 감축을 실현하기 위한 핵심 수단으로서 다배출업체에 대한 온실가스 · 에너지 목표관리제를 시행할 예정이므로 에너지 성과 경영에 따른 신시장이 2017년에 형성될 전망임
- 2020년까지 ICT 환경에서 탄소 배출을 20% 절감하고 전력 소모량을 정책적으로 20% 이상 감축하는 것을 사업장별로 우선 과제로 진행할 전망임 (출처 : 2012년 12월 시행, 저탄소녹생성장기본법). 온실가스 · 에너지 절감 기술 조사 및 온실가스 · 에너지 통합 시스템 구축 과제와 에너지 모니터링 체계 구축 과제에 본 기술 활용 예상됨
- 본 기술의 경쟁 기술로는 Window Server 8.1 R2에 전력 관리 모듈이 있으나 Window OS에 포함되어 소스 판매는 없고, Linux 진영 RedHat 6.1에서는 전력 관리 최적화 기능으로 일부 전력 절감 기능을 포함하지만 본 기술 수준으로 절감 효율화는 이루지 못함. 따라서 본 기술을 적용한 리눅스 확장 방식이 경쟁력을 가짐
- 서버 환경에서의 운영체제 수준 전력 절감 시도는 하드웨어의 최적 제어를 가능케 하는 수단임
- 기존 리눅스 및 상용 OS(MS Windows Server) 대비 전력 대비 성능 우위
- 에너지 소모량을 정확히 진단하게 하고 이를 기반으로 최적 운용이 가능함
- 세계 최고 수준의 에너지 측정 기능을 내장하여 실시간 모니터링/프로파일링 제공
- 이용률이 높을 때에는 부하량에 맞추어 평균 부하 기반 클럭 제어로 전력 소모량 제어를 함에 따라 전력 대비 성능이 높은 에너지 효율적인 환경을 제공 가능함
- 세계 최고 수준의 서버 에너지 효율화 (전력 대비 성능 효율화 : 기존 기술 대비 15% 이상 향상) 제공 가능함
- 이용률이 낮을 때나 idle 환경에서 전력 소모량이 최소가 될 수 있도록 사용하지 않으면 장치 throttling(sleep/on/off) 제어를 제공 가능함
- 관리 소프트웨어 및 응용 소프트웨어를 통한 절감을 가능하게 하는 에너지 인지 제어 서비스 프레임워크를 제공하여 편의성 및 절감 제어 용이성 증대
- 하드웨어 의존부 독립적인 에너지 절감 제어 코어 기술 제공 가능함
- 기존 리눅스 시스템의 확장 모듈 형태의 제품도 가능
? 리눅스가 설치된 기존 시스템에 설치/업그레이드 용이
가. 기술이전의 내용

- 서버 환경에서 운영체제 시스템을 통한 전력 소모량을 대폭 절감 가능한 기술로 에너지 인지 프로그래밍을 지원하는 서비스 프레임 워크와 시스템 Daemon으로 에너지 절감 제어 코어 세부 기술 별로 이전 가능


A. 기술명 : 클라우드 및 서버 환경을 위한 에너지 절감 OS 서비스 기술
(부제: 에너지 인지 서비스 프레임워크(EASM) 기술)
- 다중 사용자 다중 응용의 컨텍스트 API 기술
- 에너지 절감 정책 제어 API 기술
(Automatic-power-saver, ETRI-on-demand, Device P-save Policy)
- 에너지 측정 API 기술(표준 RAPL, PMBus, IPMI)
- 전력 제한 API 기술(표준 RAPL, DVFS)
- 에너지 부하 API 기술(min_p, max_p, 누적_powerloadavg_1_5_15)
- 로컬 및 원격 전력 제어 및 관리 코어 독자 엔진 기술(RPC-style)
- x86 환경 평균부하 기반 동적 전력 제어 기술(ETRI-mean-DVFS)
- 서버 전체 혹은 컴포넌트 전력 측정 및 제한 제어 기술
- CPU 전력 절감 커널 패치 기술
- 측정 정보 수집 장치관리기 연동 기술


나. 기술이전의 범위

A. 기술명 : 클라우드 및 서버 환경을 위한 에너지 절감 OS 서비스 기술
(부제: 에너지 인지 서비스 프레임워크(EASM) 기술)
- 에너지 효율적인 컴퓨팅 플랫폼(EECP) 규격서 (TDP)
- 에너지 인지 서비스 프레임워크 설계서 (TDP)
- 에너지 인지 서비스 프레임워크 시험 절차서/결과서 (TDP)
- 에너지 인지 서비스 프레임워크 원천 코드 (SRC, OBJ)
- CPU 전력 절감 커널 패치 (GPL2로 해당 항목 무료 배포)
- 측정 정보 시각화 도구 원천 코드 포함 (SRC, OBJ)
- 전력/에너지 성능 상태 조회 원천 코드 포함 (SRC, GPL2로 해당 항목 무료 배포)
- 7종 API 시험 검증 결과 제공 (TDP)
- 사용자 매뉴얼 포함 (TM)
- 인텔 CPU 환경에서 기존 LINUX 12.04 LTS 대비 15% 이상 절감
- 기타 HW 의존성 없음, 단지 측정 수단 선택 지원 제공은 HW 표준 방식에 의존
O 대상 기업
- 클라우드 사업자, 서버 사업자, SOHO, SMB 등

O 클라우드 그린 데이터 센터 및 서버 룸에 활용
- 그린 클라우드 시스템, Green IT 전략 제품, 반값서버, 저전력 서버, ARM 서버, 마이크로서버, 에너지 다이어트 제품 등
- 그린 데이터 센터, 그린 클라우드 시스템, Green IT 전략 제품으로 에너지 절감 OS나 GreenWare 제품에 핵심 요소 기술
- 에너지 절감 OS를 탐재한 에너지 절감형 저전력 단말 및 서버 상용화

O 개인 클라우드 컴퓨터 (Personal Cloud Computer :PCC) 및 NAS 등에 활용
- 에너지 절감 OS를 탑재한 스마트 홈, 개인 클라우드 서버 신시장 개척
- 서버, 스토리지, 네트워크를 일체화한 단일 박스 형태 미니 데이터 센터
- 컴퓨터 공회전 방지, 전력 비례 컴퓨팅 환경

O 기대 효과
- 클라우드 환경 기준 15% 에너지 절감 효과,
50% 비용 절감 효과 (라이센스 비용 및 측정 모듈 부가 비용 등 포함)
- 본 기술을 적용한 1만대 서버 운용할 때 에너지 절감 효과 (년간 10억 이상 절감)
※ 산출 근거
. 기준 : 데이터 센터당 서버 1만대, 년간 전기료 100억, 에너지 10% 이상 절감 요구
. 8760 X 42 W = 367,920 W / year, 368Kw X 280 원 X 1 만대 = 1,030,400,000원
. 약 10억 3천만원 절감 효과

O (경제적 효과) 2018년 900억원의 외산 수입대체효과 기대
- 클라우드 데이터 센터용 그린 서버 및 그린 컴퓨터 대상, 전력 절감 OS 및 전력 관리 SW 국내 시장 규모 2018년 9,186억원 예상, 연평균 22.4% 성장 전망, 국내 시장 10% 점유 가정 (PikeResearch 2011, PC and Server Power Management software)