컴퓨팅: 비휘발성 메모리만 사용하는 탄력적인 시스템

컴퓨팅: 비휘발성 메모리만 사용하는 탄력적인 시스템 경량 지속성 중심 시스템 'LightPC'는 에너지 효율적인 전체 시스템 지속성을 위해 데이터와 실행 지속성을 모두 보장합니다. 날짜: 2022년 4월 25일 원천: 한국과학기술원(KAIST) 요약: 연구팀은 데이터와 실행 지속성을 모두 보장하는 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 개발했습니다. LightPC(Lightweight Persistence Centric System)는 비휘발성 메모리만 주 메모리로 활용하여 정전에 대비한 시스템 복원력을 제공합니다. KAIST 연구팀은 데이터와 실행 지속성을 모두 보장하는 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 개발했습니다. LightPC(Lightweight Persistence Centric System)는 비휘발성 메모리만 주 메모리로 활용하여 정전에 대비한 시스템 복원력을 제공합니다. 정명수 교수는 “시스템 보드 시제품에 비휘발성 메모리를 탑재하고 LightPC의 실효성을 검증하기 위해 운영체제를 만들었다”고 말했다. 팀은 LightPC가 실행 중간에 전원을 켜고 끄는 동안 실행을 검증하여 기존 시스템에 비해 최대 8배 더 많은 메모리, 4.3배 더 빠른 애플리케이션 실행, 73% 더 낮은 전력 소비를 보여 주는 것을 확인했습니다. 정 교수는 LightPC가 데이터센터, 고성능 컴퓨팅 등 다양한 분야에 활용돼 대용량 메모리, 고성능, 저전력 소모, 서비스 신뢰성을 제공할 수 있다고 말했다. 일반적으로 레거시 시스템의 정전으로 인해 DRAM 기반 메인 메모리에 저장된 데이터가 손실될 수 있습니다. 비휘발성 메모리는 DRAM과 같은 휘발성 메모리와 달리 전원 없이도 데이터를 유지할 수 있습니다. 비휘발성 메모리는 DRAM에 비해 소비전력이 낮고 용량이 큰 특징이 있지만 쓰기 성능이 낮아 2차 저장용으로 많이 사용된다. 이러한 이유로 비휘발성 메모리는 DRAM과 함께 사용되는 경우가 많습니다. 그러나 비휘발성 메모리 기반 주 메모리를 사용하는 최신 시스템은 복잡한 메모리 마이크로 아키텍처로 인해 예기치 않은 성능 저하를 경험합니다. 레거시 시스템에서 데이터와 실행을 모두 활성화하려면 휘발성 메모리에서 비휘발성 메모리로 데이터를 전송해야 합니다. 체크포인트는 하나의 가능한 솔루션입니다. 갑작스런 정전에 대비하여 주기적으로 데이터를 전송합니다. 이 기술은 사용자의 높은 이동성과 안정성을 보장하는 데 필수적이지만 체크포인트에는 치명적인 단점도 있습니다. 데이터를 이동하려면 추가 시간과 전력이 필요하며 데이터 복구 프로세스와 시스템 재시작이 필요합니다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 비휘발성 메모리 전용 메모리의 성능을 높이는 프로세서와 메모리 컨트롤러를 개발했다. LightPC는 비휘발성 메모리에서 내부 휘발성 메모리 구성 요소를 최소화하고 호스트에 비휘발성 메모리(PRAM) 미디어를 노출하며 가능한 한 빨리 즉석 요청을 처리할 수 있도록 병렬 처리를 증가시켜 DRAM의 성능과 일치합니다. 또한 팀은 체크포인트 프로세스 없이도 실행 중인 프로세스의 실행 상태를 빠르게 지속시키는 운영 체제 기술을 제시했습니다. 운영 체제는 약 16분의 표준 전원 유지 시간보다 훨씬 짧은 기간 동안 일관성을 지원하기 위해 데이터를 전송하기 전에 모든 프로그램 실행을 유휴 상태로 유지함으로써 실행 상태 및 데이터에 대한 모든 수정을 방지합니다. 일관성을 위해 전원이 복구되면 컴퓨터는 부팅 과정 없이 거의 즉시 스스로를 되살리고 모든 오프라인 과정을 즉시 재실행합니다. 연구원들은 6월에 뉴욕에서 열리는 ISCA(International Symposium on Computer Architecture) 2022에서 그들의 작업(LightPC: 에너지 효율적인 전체 시스템 지속성을 위한 하드웨어 및 소프트웨어 공동 설계)을 발표할 예정입니다.