누리온

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elwn123 (토론 | 기여)님의 2020년 8월 19일 (수) 11:38 판 (→‎특징)
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누리온(NURION)이란 계산 노드, CPU-only 노드, Omni-Path 인터커넥트 네트워크, 버스트 버퍼(Burst Buffer) 고속 스토리지, Lustre기반의 병렬파일시스템, RDHx(Rear Door Heat Exchanger) 기반의 수냉식 냉각장치로 구성된 시스템이다.

역사

한국과학기술원(KISTI)는 서울올림픽이 열린 1988년 처음으로 슈퍼컴퓨터를 도입하여 가동했다. 한국과학기술원만큼 큰 규모의 슈퍼컴퓨터를 운영하고 있는 기상청은 이보다 11년 늦은 1999년 도입, 2000년부터 1호기를 가동했다. 한국과학기술원은 1988년 1호기를 시작으로 거의 매 5~8년마다 슈퍼컴퓨터를 도입한다. 5호기는 크레이사의 기종을 사용하여 도입됐다. 5호기의 이름은 누리온이고 국민 공모를 통해 만들어진 이름이다. 대한민국 국민 모두가 슈퍼컴퓨터의 혜택을 고루 누릴 수 있도록 한다는 의미로 지어졌다.[1]

개요

미국 크레이사에서 도입한 누리온(CRAY CS500)은 1988년 1호기 도입 이래 5번째로 구축된 국가 슈퍼컴퓨터로 57만 20개의 코어(Core)로 구성됐고 고성능 PC 2만대와 맞먹는 성능을 자랑한다. 누리온의 이론성능은 25.7페타플롭스(PFlops)로 1초에 2경 5,700조번의 부동소수점 연산이 가능하며 실측성능은 13.92 페타플롭스로 2018년 6월 기준 전 세계 슈퍼컴퓨터 중 11위다. KISTI는 누리온을 통해 우주 기원 같은 초거대문제 연구뿐만 아니라 기업의 신제품 개발 및 시장 분석, 자연재해, 교통문제 등 국가, 사회 현안 해결을 지원한다. 특히 빅데이터 처리와 인공지능 분야에서 수요가 많은 소프트웨어 등 맞춤형 환경을 제공하고 클라우드 기술을 통해 사용자가 원하는 컴퓨팅 환경을 구축할 수 있도록 지원해 컴퓨팅 분야 전문지식이나 경험이 없는 중소기업, 개인연구자 등도 쉽게 활용할 수 있도록 한다.[2]

특징

순위

미국과 중국이 세계 슈퍼컴퓨터의 2강 체제를 유지한 가운데 한국의 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온이 14위를 기록했다. 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스 2019는 세계 최고 슈퍼컴퓨터 탑500을 발표했다. 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스2019에서 발표한 탑500 순위에는 미국 오크리지 국립연구소(ORNL) 서밋(Summit)이 1위를 차지했다. 서밋은 실측성능은 148 페타플롭스로 1초에 148 x 1000조 번 연산이 가능하다. 2위는 미국 로렌스리버모어 국립연구소(LLNL)의 시에라(Sierra), 3위는 중국의 선웨이 타이후라이트(Sunway TaihuLight)로 상반기 순위를 그대로 유지했다. 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온은 오크리지 국립연구소 슈퍼컴퓨터 타이탄(12위)이 퇴역하면서 상반기 발표된 순위 대비 1단계 상승한 14위를 기록했다. 누리온은 연산 속도는 25.7 페타플롭스로 계산 노드는 8437개다. 이번 발표에서 기상청이 보유한 누리와 미리는 각각 113위와 114위를 차지해 한국은 3대(국가별 순위 12위)의 슈퍼컴퓨터만 탑 500 순위에 들며 큰 격차를 보였다.[3]

구성

  • CPU-only 노드: CPU-only 노드에는 2개의 인텔 제온 골드(Intel Xeon Gold) 6148 프로세서(코드명 스카이레이크)가 장착되어 있다. 기본 주파수는 2.4기가헤르즈이며 20개 코어(쓰레드 40개)로 동작한다. L3 캐시 메모리는 27.5메가바이트이며, 각 중앙처리장치(CPU)당 메모리는 96기가바이트(노드 당 192기가바이트)로 16기가바이트 DDR4-2666 메모리가 6채널로 구성되어 있다. 2U크기의 인클로저(enclosure)에는 4개의 계산노드가 장착되어 있다.[4]
  • 인터커넥트 네트워크: 노드 간 계산 네트워크 및 파일 입력/출력(I/O) 통신을 위한 인터커넥트 네트워크로 인텔 OPA(Omni-Path Architecture)를 사용하고 있다. 100기가 OPA를 사용하여 Fat-Tree 구조로 계산노드 간 50% 블록킹(blocking), 스토리지 간 논-블록킹(non-blocking) 네트워크로 구성 하였다. 계산노드와 스토리지는 277개의 48포트 엣지(Edge) 스위치에 연결되며 모든 엣지 스위치는 8대의 768포트 디렉터(Director) 스위치에 연결하였다.[4]
  • 스토리지: 누리온의 병렬파일시스템(Parallel File System)과 버스트버퍼(Burst Buffer)는 DDN(Data Direct Networ)사 IME(Infinite Memory Engine)와 Lustre 파일시스템 기반의 EXAScaler 솔루션을 사용하여 서비스된다. PFS는 DDN ES14KX 모델로 구성된 스크래치(/scratch), 홈(/home01), 애플리케이션(/app) 세 개의 파일시스템을 제공하고 있으며, 각 파일시스템은 SFA7700X 스토리지를 사용하는 두 대의 메타데이터 서버(MDS)를 포함한다. BB는 계산 노드와 병렬파일시스템 사이에서 동작하는 NVMe 기반의 캐시로 약 829테라바이트의 용량을 제공한다. PFS는 765테라바이트 용량의 홈 디렉터리와 510테라바이트 용량의 사용자 애플리케이션이 제공 디렉터리(/applic), 21PB 글로벌 스크래치 디렉터리(/scratch)를 제공하고 있다. 해당 파일시스템은 계산노드, 로그인노드, 아카이빙 서버(Data Mover)에 마운트 되어 서비스 되고 있다.[4]
  • 버스트버퍼: 버스트버퍼는 계산노드와 스토리지(/scratch) 사이의 입력/출력(Input/Output) 가속화를 위한 캐시 레이어로 병렬파일시스템의 작은 입력/출력 또는 랜덤 입력/출력의 취약성을 보완하고자 5호기 누리온에 최초 도입되었다. 입력/출력 의존성이 높은 사용자 애플리케이션 지원을 목표로 하고있으며, 응용수행과제가 버스트버퍼 사용에 적절한지 사전 평가 후 전용큐를 통해 지원하고 있다. 버스트버퍼 구성을 위해 DDN사의 IME240 솔루션이 적용되었으며, IME는 계산 노드와 병렬파일시스템 사이에서 동작하는 NVMe 기반의 캐시를 제공한다.[4]
단일노드 구성
시스템 DDN IME240, Infinite Memory Engine Appliance
소프트웨어 버전 센트오에스 7.3, IME 1.2
최대 입출력 성능 초당 20기가바이트
네트워크 인터페이스 2 x OPA
에스에스디 타입 1.2테라바이트, NVMe 드라이브
에스에스디 수량 16개(1.2테라바이트 NVMe) + 1개(450기가바이트 에스에스디)
용량 19.2테라바이트
[4]

활용

클라우드

한국과학기술정보원이 슈퍼컴퓨터 누리온을 클라우드 환경에서 이용할 수 있는 KI(KISTI Intelligent) 클라우드 서비스를 오픈했다. 이 서비스는 전통적인 계산과학 연구자뿐만 아니라 인공지능, 빅데이터 분석 연구자들도 이용할 수 있다. KI 클라우드는 기존의 고전적 인터페이스와는 달리, 대화형 클라우드 서비스를 통해 연구자가 원하는 컴퓨팅 환경을 쉽게 구성할 수 있다. 기존에 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용하고 싶은 사용자는 텍스트 터미널 환경에서 미리 코딩한 프로그램을 제출한 후 작업 순서를 기다려서 결과를 확인하는 일방향 형태의 작업 처리를 해야 했다. 하지만 이번에 새로 오픈한 KI 클라우드 서비스를 통해서는 슈퍼컴퓨터 사용자는 웹 사용자 환경을 통해 접속하여 자신만의 가상서버를 만들어 사용하거나 프로그래밍 도구를 이용하여 프로그램 결과를 시각적으로 즉시 확인하면서 작업을 수행할 수 있다. 한국과학기술정보원은 중앙처리장치(CPU) 서버 중심의 서비스뿐만 아니라 슈퍼컴퓨터 5호기의 그래픽처리장치(GPU) 서버를 중심으로 하는 뉴런 시스템을 클라우드 서비스에 연결함으로써 KI 클라우드 서비스를 지속적으로 확장해 나갈 예정이다. KI 클라우드 서비스 개시는 슈퍼컴퓨터를 빅데이터, 인공지능 등의 분야에서 손쉽게 활용할 수 있도록 하여 데이터 생태계 중심 기관인 한국과학기술정보원의 역할을 한층 더 강화할 수 있는 계기가 되었다.[5]

폐암과 알츠하이머

우리나라에서 가장 빠른 컴퓨터 누리온이 우주 탄생의 비밀 찾기에서 알츠하이버병의 새 원인 발견까지 폭넓은 분야의 과학 연구현장에서 맹활양하고 있다. 카이스트 의과학대학원 주영석 교수와 서울대 의대 흉부외과 김영태 교수 공동 연구팀은 138개의 폐 선암 사례 전장 유전체 서열 데이터를 분석해 비흡연자한테서 폐암을 일으키는 유전체 돌연변이는 10대 이전 유년기부터 나타날 수 있다는 연구 결과를 국제학술지 셀에 발표했다. 카이스트 의과학대학원 이정호 교수, 한국과학기술정보원 이준학 박사 공동 연구팀은 52명의 할츠하이머병 환자에게 얻은 사후 뇌조직에서 전장 엑솜 유전체 서열(whole-exome sequencing) 데이터를 분석해 알츠하이머병에 존재하는 뇌체성 유전변이를 찾아냄으로써, 노화과정에서 발생하는 후천적 뇌 돌연변이가 알츠하이머병의 새로운 원인이 될 수 있다는 이론을 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 발표했다.[6]

원시 은하

고등과학원 박창범 교수 연구팀은 세계 최대 규모의 우주론적 유체역학 수치모의실험을 수행했다. 90일 동안 계산한 그랜드챌린지 과제였다. 슈퍼컴 4호기 타키온으로는 6년이상, 일반PC로는 30만년 이상 걸리는 계산이었다. 이 실험은 우주생성 직후(138억 년 전)부터 110억 년 까지 원시 우주의 은하, 은하단 및 대규모의 구조물 형성을 설명하려는 시도이다. 누리온 덕분에 은하를 대상으로 하는 통계학적 분석 및 연구에 활용할 데이터를 기존에 비해 5배 이상으로 확장할 수 있엇다. 이것은 은하 생성에 우주 거대구조의 효과를 처음으로 제대로 반영한 우주론적 시뮬레이션이며 원시 은하단의 생성 등 천체 생성의 비밀을 캐낼 수 있을 것으로 기대한다.[6]

차세대 반도체와 첨단소재

서울대 박철환 교수 연구팀은 새로운 정보 저장용 소재로 주목받는 2차원 자성물질인 삼황화린니켈 소재를, 한국과학기술연구원 김상태 박사 연구팀은 배터리 소재를, 울산과학기술원(UNIST) 이근식 교수 연구팀은 차세대 나노 전자소자를 연구해 각각 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표했다. 서울대 한승우 교수 연구팀은 1만7700개 물질을 대상으로 여러 단계의 시뮬레이션 분석을 통해 최종적으로 두 개의 후보물질을 P형 반도체용 최적 소재로 제시했다. 카이스트 정유성 교수 연구팀은 인공지능 기술과 슈퍼컴퓨터 활용을 융합해 소재 개발 기간을 크게 단축할 수 있는 새로운 소재 역설계 방법을 찾아내 4종의 신물질을 발견했다.[6]

각주

  1. ↑ 백지영 기자, 〈국가 슈퍼컴퓨터 도입 30년 발전사〉, 《디지털데일리》, 2018-11-08
  2. ↑ 권혁준 기자, 〈국가 슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온' 개통…고성능PC 2만대 성능〉, 《서울경제》, 2018-11-07
  3. ↑ 김지균 기자, 〈한국 슈퍼컴퓨터 ‘누리온’ 세계 14위…미·중 1∼2위〉, 《데일리 비즌》, 2019-11-21
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 슈퍼컴 5호기 누리온 사용자 지침서 KISTI 슈퍼컴퓨팅 블로그 - file:///C:/Users/C493/Downloads/%EC%8A%88%ED%8D%BC%EC%BB%B45%ED%98%B8%EA%B8%B0-%EC%82%AC%EC%9A%A9%EC%9E%90%EC%A7%80%EC%B9%A8%EC%84%9C_v20181106.pdf
  5. ↑ 조상록 기자, 〈KISTI, 슈퍼컴퓨터 ‘누리온’ 이용 가능한 클라우드 서비스 오픈〉, 《헬로티》, 2020-03-12
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 노성열 기자, 〈[http://www.munhwa.com/news/view.html?no=2019120201031703009001 1초당 2.57경 연산 능력… 알츠하이머 규명 돕고 나노 개발 단축]〉, 《문화일보》, 2019-12-02

참고자료

같이 보기

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