사례 연구: 엣지 컴퓨팅
데이터센터에서 공간까지

HPE 우주용 Computer-2의 KIOXIA SSD – KIOXIA Memory Maker (3분 7초)

최근 위성 출시를 포함한 우주 탐사는 전 세계 언론에서 정기적으로 다루어지고 있습니다. 과거에는 국가 정부 기관이 주도했지만, 이제는 민간 기업의 우주 탐사가 증가해 온 새로운 성장 산업으로 주목을 받고 있습니다.

원격 감지 및 분석을 사용한 지구 관찰과 같은 공간 내 비즈니스 사용 사례가 다양한 장소에 도입되었습니다. 지구에서의 컴퓨팅은 간단하고 쉽지만, 우주에서의 컴퓨팅은 환경 조건이 매우 다른 새로운 도전을 제기합니다. 서버와 프로세서를 실행하는 데 필요한 방대한 양의 전력은 물론이고 기술적인 측면과 비용 측면에서 위성과 클라우드 간에 고속 네트워크를 구축하는 기술이 없기 때문에 클라우드 공간은 없습니다.

지구 상공 254마일(대략 408km)을 궤도에 올려 놓은 우주 연구소인 국제 우주 정거장(ISS)은 실시간으로 지구로 데이터를 전송할 수 있으며, 데이터 양이 많으면 시간이 오래 걸릴 수 있습니다. 또한 우주선이 화성으로 여행할 때와 같이 더 먼 거리에서 통신이 지연될 수 있습니다. 따라서 분석을 위해 데이터를 지구로 보내는 대신 공간 내 데이터를 분석하고 결과만 보내야 합니다. 과거에는 우주의 다양한 센서(온도, 가스, 토포그래피 정보 등)와 고해상도 이미지의 데이터를 지구로 전송하고 분석하여 궁극적으로 결과를 생성하는 데 10시간 이상이 걸렸습니다. 대용량, 작은 크기, 더 높은 읽기 및 쓰기 성능을 포함한 "스토리지"(스토리지 미디어) 개선으로 데이터를 저장하고 애플리케이션을 실행할 수 있게 되었습니다. 이렇게 하면 초 또는 분 단위로 결과를 얻을 수 있으며, 완료된 분석은 훨씬 짧은 시간 내에 지구로 전송될 수 있습니다.

이를 "엣지 컴퓨팅“의 궁극적인 사용 사례라고 할 수 있습니다. 클라우드 컴퓨팅에서는 모든 필수 정보가 집계되고 고성능 서버에서 데이터 처리가 수행됩니다. 엣지 컴퓨팅에서 데이터 처리 및 분석은 네트워크 끝에 있는 IoT 장치 및 주변 영역에 위치한 서버에서 수행되며, 그 결과만 클라우드로 전송됩니다. 이는 불필요한 통신, 지연 및 네트워크 부하를 줄일 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅은 우주 연구 및 탐사 분야에서 중요한 역할을 합니다.

KIOXIA는 상업용 기성 기술로 제작된 Hewlett Packard Enterprise(HPE)와 함께 우주용 Computer-2(SBC-2) 프로그램에 참여하고 있습니다. SBC-2는 최초의 상업용 엣지 컴퓨팅 및 AI 지원 시스템을 ISS에 도입하여 우주 탐사를 하고 우주에서 다양한 실험을 수행합니다.

이 프로그램은 컴퓨팅 기술을 크게 발전시키고 지구에서 처리하기 위한 데이터 통신에 대한 의존도를 줄이는 주요 임무를 가지고 있습니다. 특히 실시간 이미지 처리, 딥 러닝 및 과학 시뮬레이션을 포함하여 공간에서 다양한 고성능 컴퓨팅 프로세스를 수행하도록 설계되어 의료, 이미지 처리, 자연 재해 복구, 3D 프린팅, 5G , AI 등의 발전에 기여합니다. ISS의 제한된 공간에서 로컬 고속 처리 또는 에지 컴퓨팅 기능을 사용하여 위성 및 카메라와 같은 다양한 엣지 장치의 데이터를 실시간으로 캡처하고 처리합니다.

KIOXIA는 이 HPE SBC-2 시스템의 공식 SSD 스토리지 스폰서이며 데이터 스토리지를 위해 세 가지 KIOXIA SSD 제품군을 제공하고 있습니다(자세한 내용은 아래 참조). 이러한 SSD 중 공간 애플리케이션에 맞게 사용자 지정되거나 개발된 SSD는 없습니다. 또한 일일 진단 상태 점검을 통해 시간 경과에 따른 공간 내 성능을 확인하기 위한 검사를 받고 있습니다.

SSD에는 물리적으로 움직이는 부품이 없으므로 충격에 강하여 론치 중 진동, 무중력, 예기치 않은 정전과 같은 공간 내 혹독한 조건을 견딜 수 있습니다.

KIOXIA는 SBC-2에서 960GB(기가바이트) KIOXIA RM 시리즈 Value SAS SSD 4개, 30.72TB(테라바이트) KIOXIA PM 시리즈 Enterprise SAS SSD 4개, 1,024GB KIOXIA XG 시리즈 클라이언트 NVMe™ SSD 8개를 제공합니다. 총 데이터 스토리지 용량은 130TB⁽¹⁾ 이상이며, 단일 임무로 국제 우주 정거장으로 이동하기 위한 가장 많은 데이터 스토리지입니다.⁽²⁾  전력 효율적인 30.72TB 대용량 Enterprise SAS SSD는 전원 공급이 제한된 ISS에서 130TB의 스토리지 용량을 지원합니다. 이는 SBC-2 사물함의 제한된 공간에 설치하도록 설계된 SSD의 단위 면적당 작은 크기, 얇은 프로필 및 대용량으로 가능합니다. 향후에는 더 높은 스토리지 용량이 공간에서 사용될 것으로 예상됩니다.

아래와 같이 SBC-2에 사용되는 KIOXIA 하드웨어 구성. KIOXIA SSD는 ISS에 탑재된 HPE Edgeline EL4000 및 HPE ProLiant DL360 Gen10 서버(“SBC-2 서버”로 통칭)에 설치됩니다.

1.8GB 데이터를원래 크기의 1/10 로 압축하여 지구로 데이터를 전송하는 데는 약 12시간이 소요됩니다. SBC-2 서버를 사용하여 애플리케이션이 SBC-2 서버에 업로드되고 Docker 컨테이너에서 실행되며, 이는 6분의 하이브리드 CPU 및 GPU 데이터 처리 결과를 제공합니다. 이전에 12시간 이상 소요된 데이터 전송은 이제 약 2초밖에 걸리지 않으며, 이는 92KB의 데이터만 전송하는 데 원래 12시간의 1/20,000에 해당합니다. 처리되지 않은 원시 데이터를 지구로 전송하지 않고도 공간에서 엣지 컴퓨팅을 통해 데이터를 계산하고 분석하는 것이 훨씬 빠릅니다.

원시 데이터를 처리를 위해 지구로 전송하지 않고 공간에서 데이터를 분석하는 것이 일반적인 관행이 되면 "지식 시간"을 몇 개월에서 몇 분으로 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다. HPE SBC-2 프로젝트를 사용하여 얻은 지식은 KIOXIA SSD 제품의 새로운 발전으로 이어질 것입니다. SSD 제품을 포함한 스토리지 기술에 대한 기대치가 높아 향후 공간 탐사 가능성을 위해 더 높은 용량과 더 빠른 처리를 가능하게 합니다.

KIOXIA SSD는 HPE Edgeline 및 ProLiant 서버를 기반으로 업데이트된 HPE SBC-2 시스템을 제공하여 ISS에 NG-20 미션 로켓을 출시했습니다.

플래시 메모리 기술과 SSD 제품은 지속적으로 진화하고 있으며, 고성능과 대용량을 더욱 쉽게 사용할 수 있게 하고 애플리케이션 범위를 더욱 확장합니다. KIOXIA는 또한 "메모리 중심 AI"라는 고유한 연구 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이 기술은 대량의 데이터를 사용하는 더 빠른 AI 학습에 기여하고 대량의 데이터로부터 통찰력을 얻기 위해 시뮬레이션/HPC 분야에서도 효과적이 되도록 개발되고 있습니다. 플래시 메모리 기술 및 SSD 제품은 "데이터 x AI" 및 "데이터 우선 순위"에 없어서는 안 됩니다.