퍼블릭 클라우드가 FPGA를 도입하는 이유와 여러분도 도입해야 하는 이유

Lori Mac Vittie수석 엔지니어 겸 최고 에반젤리스트 | F5

2016년 연말 쇼핑 시즌에 소비자 대상 광고와 신제품 출시가 쏟아지는 와중에 이 발표를 놓치셨을 수도 있지만, Amazon은 하드웨어를 도입하겠다고 발표해 큰 화제를 모았습니다. AWS의 컨테이너 및 HPC 부문 총괄 책임자인 Deepak Singh은 다음과 같이 말했습니다. “특수 하드웨어와 인프라가 매우 유용해지는 일정 규모가 있습니다. 특수 인프라가 필요한 경우 FPGA가 확실한 해결책 중 하나라고 생각합니다.”

Singh은 이러한 “특수 인프라”가 특히 유용한 여러 “사용 사례”로 보안과 머신러닝 등을 제시하는 한편, 오늘날 특수 하드웨어가 가장 널리 활용되는 분야인 그래픽 가속도 언급합니다.

FPGA와 특수 하드웨어(흔히 특정 목적용 또는 맞춤형이라고 함)는 데이터 센터에서도 새로운 개념이 아닙니다. 특정 기능을 하드웨어에 직접 구현할 때의 이점은 이미 잘 알려져 있습니다. 네트워크 스위치는 본질적으로 특정 목적에 맞게 제작된 하드웨어입니다. 정해진 일련의 작업을 고속으로 대규모 처리합니다. 데이터 센터에서 FPGA를 사용하는 것 역시 드문 일이 아닙니다. 많은 보안 장비, 특히 DDoS 방어 전용 장비는 유입되는 DDoS 공격을 탐지하고 차단하는 데 필요한 인바운드 트래픽 검사를 매우 빠르게, 요구되는 규모로 수행하도록 특별히 구성된 FPGA를 사용합니다.

SSL과 TLS에 필요한 암호화 처리의 복잡성을 감당하도록 설계된 칩과 보드를 공급하는 시장이 형성되어 있습니다. SSL과 TLS는 모두 웹 앱과 API를 보호하고, 원격 액세스를 지원하며, 클라우드 연결을 안전하게 유지하는 데 사용됩니다. 위협이 진화하고 보안 솔루션이 이에 대응해 조정됨에 따라, 하드웨어를 통한 이러한 특화된 암호화 처리는 민감한 소비자 및 기업 데이터를 보호하는 동시에 경쟁력을 유지하는 데 필요한 속도와 확장성을 확보하는 데 매우 중요한 요소가 되었습니다.

기존의 하드웨어 및 FPGA 활용과 퍼블릭 클라우드 활용을 관통하는 공통점은 규모, 즉 용량입니다. 하지만 하드웨어 활용이 퍼블릭 클라우드 제공업체에 매력적인 이유에는 성능과 비용 측면의 긍정적인 효과도 있습니다. FPGA(특히 사용자가 재구성할 수 있는 FPGA)와 하드웨어를 활용하면 실제로 서로 구별되면서도 연관된 세 가지 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 이점 덕분에 FPGA와 하드웨어는 퍼블릭 클라우드에 적합한 선택지가 되며, 프라이빗 클라우드(또는 기존 데이터 센터) 이니셔티브에서도 동일한 방식을 고려할 만합니다.

1. 속도. 하드웨어가 더 적은 리소스로 기능을 더 빠르게 수행할 수 있다는 점은 부인할 수 없습니다. 하드와이어드 기능은 소프트웨어로 해당 기능을 구현하는 데 필요한 코드를 불러오고 실행할 때 발생하는 내부 지연 없이 실행할 수 있습니다. 특수 목적용 하드웨어는 암호화와 복호화에 필요한 고도로 복잡한 수학 함수를 Jimmy John’s의 배달원보다도 빠르게 처리할 수 있습니다. 농담이 아닙니다.

기업과 프라이빗 클라우드의 경우, 이는 고객에게 더 빠른 앱을 제공하여 전반적인 참여율과 (바라건대) 전환율을 높이고, 결과적으로 고객 만족도와 내부 생산성을 향상한다는 의미입니다. 속도는 세 가지 주요 운영 위험 요소 중 하나인 성능 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.

2. 확장성. Singh가 언급했듯이 확장성은 FPGA 및 특수 목적 하드웨어의 연구와 도입을 이끄는 주요 요인 중 하나입니다. 이는 부분적으로 속도 덕분에 가능합니다. 서버를 좌석 수(수용량)가 제한된 식탁에 비유해 보겠습니다. 한 사람이 더 빨리 자리에 앉아 식사를 마칠수록 더 많은 사람에게 식사를 제공할 수 있습니다. 연결 용량(단일 리소스로 서비스할 수 있는 사용자 수를 결정함)과 트랜잭션 처리 속도 사이에도 같은 관계가 성립합니다. 확장성 향상에 기여하는 또 다른 요소는 업계에서 이른바 ‘오프로딩’이라고 부르는 것입니다. 오프로딩은 처리 부담을 범용 CPU에서 특수 목적 하드웨어로 이전하는 것을 간단히 표현한 말로, 이를 통해 범용 컴퓨팅 리소스가 다른 기능을 처리할 수 있게 되어 전반적인 속도와 그에 따른 용량이 향상됩니다.

기업과 프라이빗 클라우드의 경우, 이는 더 적은 자원으로 더 많은 일을 할 수 있음을 의미합니다. 이를 통해 IT는 비즈니스와 함께 보다 원활하게 성장할 수 있으며, 이러한 성장을 지원하는 데 필요한 네트워크의 복잡성도 줄일 수 있습니다. 확장성은 운영 위험의 세 가지 주요 요소 중 하나인 가용성 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.

3. 비용. 속도와 확장성을 개선하면 트랜잭션당 비용(따라서 사용자당 비용)이 낮아집니다. 비용 절감은 투자 수익을 더 빠르게 실현할 수 있게 해주지만, 더 중요한 점은 고객당 비용을 낮추고 반대로 사용자당 매출을 높인다는 것입니다. 서비스 제공업체는 이것이 ARPU(사용자당 연간 매출)와 같은 핵심 성과 지표에 영향을 미친다는 사실을 잘 알고 있습니다. 수익 창출을 위해 처리량(규모)에 의존하는 클라우드 제공업체 역시 ARPU를 높이는 것이 비즈니스의 중요한 부분임을 알고 있습니다.

기업 및 프라이빗 클라우드의 경우, 이는 고객 대상 디지털 판매에서 더 높은 수익성을 확보하고 내부 앱의 생산성 향상과 비교했을 때 비용 편익 분석에서도 매우 우수한 평가를 받는다는 의미입니다.

말할 필요도 없이 FPGA와 보안 요구 사항을 충족하기 위한 특수 목적 솔루션을 도입하면 앱의 안전성도 향상됩니다. 이는 운영 위험의 세 번째 요소인 보안을 해결합니다. 하드웨어의 장점은 속도(실제로 앱을 더 빠르게 만들 수 있음)나 확장성을 희생하지 않고도 이를 실현한다는 점입니다. 자체 프라이빗 클라우드 인프라를 구축할 때는 더욱 견고한 환경을 구현하는 방안으로 특수 목적 하드웨어와 FPGA 지원 플랫폼을 고려해 보십시오.

작성자 소개

Lori Mac Vittie수석 엔지니어 겸 최고 에반젤리스트 | F5

Lori MacVittie는 F5 CTO 오피스의 수석 엔지니어이자 최고 에반젤리스트로, 애플리케이션 딜리버리, 자동화 전략 및 인프라 분야에서 깊이 있는 전문성을 보유하고 있습니다. AI 에이전트를 위한 가드레일을 정의하고, 취약한 멀티클라우드 아키텍처를 분석하며, 확장 가능한 시스템의 한계를 탐구하는 등 복잡한 문제를 명확하게 풀어내는 것으로 잘 알려져 있습니다. 애플리케이션 개발, IT 아키텍처, 네트워크 및 시스템 운영 전반에 걸쳐 30년 이상의 업계 경험을 쌓았습니다. F5에 합류하기 전에는 수상 경력이 있는 기술 편집자로 활동했습니다. MacVittie는 컴퓨터 과학 석사 학위를 보유하고 있으며, 보안, 클라우드 및 엔터프라이즈 아키텍처 분야를 아우르는 다수의 저서를 집필한 작가입니다. 또한 보드게임과 비디오 게임을 열정적으로 즐기며, 치즈에 대해서는 거리낌 없이 확고한 견해를 갖고 있습니다.

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