[분석정보] 2016년 (서버) 프로세서와 운영체제 동향

 

2016년도 2달 반 정도가 지나 올해의 프로세서와 소프트웨어의 트렌드가 보이기 시작했다. 그래서 이번에는 하드웨어와 OS에 대해 설명을 해 간다.

 

 

Intel 프로세서

 서버용 프로세서로는 2월 ~ 3월에 Broadwell 기반의 Xeon E5 v4 시리즈 출시가 예정되어 있다. 이전 발표된 HP Enterprise (HPE)의 Synergy 620/680는, 프로세서로는 Xeon 밖에 기재되어 있지 않지만, Xeon E5 v4가 발표되는 대로 발표한다고 한다.

 

 

HPE의 Synergy에서 620 / 680의 프로세서가 밝혀지지 않았다. 이것은 Xeon E5 v4 출시 전에 번호를 밝힐 수 없기 때문인 것이다

 현재 Xeon E5 v3 시리즈는 Haswell 세대 프로세서로, 22nm 공정으로 제조되고 있다. 최대 코어 개수로는 18 코어 / 36 스레드 (2.1GHz) 최대 동작 클럭으로 3.7GHz (4 코어 / 8 스레드) 등의 제품이 출시되고 있으며, 특정 사용자용으로 4GHz 이상의 프로세서도 제공한다.

 

 Broadwell은 14nm 공정으로 제조되기 때문에 크게 코어 수가 증가하는지 생각하고 있었는데, 현재 예상으로는 최대 22 코어 / 44 스레드에 그칠 것으로 알려져 있다. 다만 L3 공유 캐시 메모리에 관해서는 55MB가 될 것이다. 동작 클럭에 관해서는 표준 제품이 2GHz 대, 고성능 제품이 3GHz ~ 4GHz가 된다. Haswell 세대와 마찬가지로 클럭이 올라가면 코어 수가 적어진다, 라는 교환의 관계는 변하지 않는다.(적정 TDP로 만드려면)

 

 Intel에서는 Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Facebook, Google 등에 대해 특별한 프로세서를 제공하는 것이 많아지고 있다. 일반적인 사용자에 대해서는, 폭넓은 환​​경에서 사용할 수 있도록 코어 수, 소비 전력 등의 균형을 취하고 있지만, 각사의 데이터 센터에서 사용하는 경우는 개별 데이터 센터의 환경에 맞추기 위해, 이 균형을 깨더라도 코어 수를 늘리든지, 높은 동작 클럭을 지향하거나, 어떤 의미로 최고인 프로세서를 제공하고 있는 셈이다.

 

 이 흐름 속에서 작년 인수한 Altera (알테라) FPGA를 Xeon에 통합, 특별한 고객에게 제공하는 프로세서로 Broadwell 세대 Xeon의 하나의 파생형으로 출시하는 것도 계획하고 있다.

 

 4 ~ 5년 후에 FPGA 라이브러리가 갖춰지고, 기업에서도 FPGA가 활용 가능한 환경이 갖춰지면, FPGA 기반의 Xeon이 범용 프로세서화 되는 가능성은 있다. 다만 정말 엔터프라이즈의  업무에 유익한 FPGA 라이브러리가 갖춰져 가는지는 불투명하다. 개인적으로는 FPGA 탑재 Xeon이 범용 프로세서가 된다고는 생각하지 않는다.

 

 

FPGA 어플리케이션 개발을 위한 개발 플랫폼이 Intel에서 제공된다.

2016년에는 Xeon E5에 FPGA를 통합한 새로운 프로세서가 출시 된다

 

 

FPGA는 소프트웨어적으로 정해진 처리를 하드 와이어드화로, 고속화 한다.

Microsoft는 Bing 검색을 사용해서 2배의 고속화를 실현하고 있다

 또한 현재 데스크톱이나 노트북 PC에 제공되는 14nm 공정의 Skylake 세대 (6세대 Core i 프로세서)를 서버용으로 하는 Xeon E5는 2017년이 될 것이다. 향후는 최신 데스크탑 / 노트북 PC용 프로세서보다 1 ~ 2년 늦게 서버용 프로세서가 출시된다, 라는 스케쥴이 될 것이다.

 

 Intel에서는 Skylake 다음으로 Kaby Lake라는 프로세서를 계획하고 있다. Kaby Lake에 관해서는, Skylake의 개량판 이라는 위치로, GPU 등의 일부가 개선되는 정도가 될 것같다. 제조 공정도 14nm 공정이 채용되고 있다. Kaby Lake 출시에 관해서는 2016년 4분기가 된다고 알려져 있다 (2017년으로 늦어질 가능성도 있다).

 

 또한 2017 년에는 10nm 공정의 Cannonlake가 출시 된다고 알려져 있다. 그러나 미세화 공정의 양산화에 관한 장애물이 높아지고 있는 현상태로는, 2017년에 출시하는 것은 어려울지도 모른다.

 

 14nm 공정에서는 Broadwell, Skyl, Kaby Lake로 3세대의 프로세서가 출시된다. 역시 10nm 공정에서도 Cannonlake 등 3세대 프로세서가 출시되게 될 것 같지만, 이 부분은 공정의  미세화가 어려워지고 있는것, 양산에 드는 반도체 공장에 투자 비용이 거액이 되는 것이 이유 일 것이다.

 

 어떤 의미에서, 단순히 공정의 미세화로 프로세서를 개발해 가는데 한계가 보이는지도 모른다. 어쩌면, 지난 몇년에서 다른 아키텍처나 디자인의 프로세서가 나올 가능성은 있다.

 

 

Core i 시리즈와 서버용 Xeon은 Tick-Tock (틱-톡) 전략으로 1년마다 출시했다. 지금까지는  2년마다 공정의 미세화를 도모했지만, 최신 공정으로의 이전에 시간이 걸리기 시작했다 (Xeon E7의 발표 자료부분)

 

 서버용 Xeon에 관해서지만, Windows Server 등이 TPM (Trusted Platform Module)을 이용하도록 된다. 안전한 가상 머신을 지원하기 위해 TPM 및 UEFI가 필요할 것 같다. 이러한 점을 감안하면 서버에서도 TPM 및 UEFI가 필수인 시대가 오고 있는지도 모른다.

 

 

데스크탑 / 노트북 PC뿐만 아니라 서버에서도 TPM은 필수 기능이 되어 간다. 다만 TPM 2.0이 필요해지기 때문에 오래된 TPM 1.2을 어떻게 대체 할 것인가가 문제가 된다

 

 

Windows 10에서는 안전한 가상 머신에 가상 TPM 등을 구축해서, 루트킷 등이 잠입하는 것을 방지

 

 서버의 성능을 대폭 끌어 올리는 장치로는, 스토리지의 플래시 메모리화가 있다. CPU와 메모리의 고속화 정도로는, 서버 시스템 전체의 성능을 높일 수 없기 때문이다.

 

 SATA / SAS 인터페이스의 SSD에서는 인터페이스의 속도 (SAS는 12Gbps, SATA는 6Gbps)가 병목이 된다. 그래서 PCIe (PCI Express)에 직결된 NVMe 접속의 플래시 스토리지에 관심이 쏠리고 있다.

 

 Xeon E5 v3가 발표된 뒤부터 서서히 NVMe 인터페이스의 플래시 스토리지가 공급되어 왔다. 성능에 관해서는, PCIe Gen3 × 4를 사용하면 4GB/s로 매우 고속이다.

 

NVMe는 2.5인치 드라이브 형태, PCIExpress 슬롯에 꽂는 타입이 나오고 있다. PCIExpress 슬롯에 꽂는 타입은 어느 정도의 크기가 있기 때문에 대용량의 플래시 스토리지를 구축 할 수있다.

 

 

NVMe는 PCIe 인터페이스를 직접 이용하기 때문에 SAS / SATA 연결 SSD를 RAID로 사용하는 것보다 빠른 스토리지 액세스를 실현한다

 

 

NVMe 플래시 스토리지는 SATA와 SAS의 SSD보다 높은 IOPS를 실현한다

 

AMD와 ARM 프로세서

AMD

 AMD는 차세대의 새로운 x64 아키텍처가 되는 Zen을 계획하고 있다.  최근 서버용 프로세서는 전혀라고 해도 좋을만큼, 서버 업체에 채용되지 않았지만, 2016년에 출시 하는 Zen에서 역전을 노리고 있다. (콘로 기반인 우드크레스트부터 격차를 다시 내기 시작해서, 인텔 네할렘 ~ 웨스트미어 시대에 x86 인텔 서버 점유율 95%. 이후로 인텔이 아키텍처 면에서 역전 당하지 않았기 때문에..... 2016년 시장조사 기관 뉴스에서 AMD 서버 점유율 0.3%라고 합니다.)

 

 Zen 아키텍처 Bulldozer 계에서 일신 되었다. 성능에 관해서는 Excavator 코어 보다 40% 빠르다고 한다.

 

 Zen 아키텍처는 Xeon의 HT (하이퍼스레딩)처럼, 하나의 코어를 가상으로 2개의 코어로 작동시키는 Simultaneous Multithreading (SMT)을 지원한다.

 

 또한 이전 Opteron에서도 채용한 MCM에 의해, 프로세서 2개를 하나의 패키지에 넣는다. Zen 세대의 Opteron에서는, 16코어 프로세서 다이를 2개 넣어, 32 코어 (64 스레드)의 프로세서가 되는 것 같다.

 

 단, 서버 시장에 관해서는, AMD의 영향력은 거의 없어져 있다. 따라서 Zen 아키텍처 기반의  Opteron도 매우 혹독한 상황이 될 것이다. 상당히 Zen 아키텍처가 우수해서, 코어수와 소비전력 등 성능면에서 큰폭으로 Intel의 Xeon을 따돌리고 한층 비용이 저렴 따위의 상황이 되지 않으면 많은 서버 업체는 적극적으로 AMD 프로세서를 채용하지 않을 것이다.

 

 

2016년에는 새로운 x86 코어 Zen 출시

 

 

Zen은 이전 Excavator 코어에서 40% 정도 성능이 올라간다

 CPU와 GPU를 함께 한 프로세서에 관해서는 일부 VDI 용도 등으로 이용되고 있다. 그러나 시장으로 성공했다고는 말하기 어렵다. 이러한 상황을 보면 AMD가 서버의 x64 프로세서 분야에서 Intel의 라이벌이 된다는 것은 어려울 것이다.

 

 

AMD는 자사의 GPU "RADEON"을 CPU에 융합시킨 APU (SoC)를 기업에 보급시켜 가려고 계획하고 있다. GPGPU로 RADEON이 이용되게 되면, 서버에도 APU가 적극적으로 채용 될 것으로 예상하고 있다

 

 

2016년 AMD 프로세서 로드맵. Zen은 서버용 Opteron과 AMD FX 시리즈 출시. 당초 Zen 아키텍처의 프로세서는 GPU를 탑재하지 않는다. GPU를 탑재한 APU로 현재 Excavator 코어 Bristol Ridge가 사용된다

 

 

엔터프라이즈에서의 AMD 제품 로드맵. AMD가 생각처럼 시나리오로 진행될지는 불투명하다

 

 

ARM 프로세서

 ARM이 64 비트 아키텍처의 ARMv8을 2011년에 발표한 후, 서버용 ARM 프로세서도 몇 메이커에서 개발되었다. 현실은 일반 서버용는 말하기 어렵고, 64비트 ARM용 OS의 개발 플랫폼 상황에서 벗어나지 못하고 있다.

 

 AMD에서도 서버용 ARM 프로세서 Opteron A1100을 2015년에 발표했지만, 결국 정식으로  발표된 것은 2016년 1월이 되고 부터다 (2015년은 샘플 출하였던것 같다).

 

 Opteron A1100은 당초는 AMD가 인수한 SeaMicro의 인터커넥트를 채용 할 예정이었지만, 결국은 Silver Lining Systems (SLS) 패브릭 기술이 채용되어, MicroServer에서 주목을 받은  SeaMicro에 관해서는 2015년 4월 사업 자체를 정지했다.

 

 

2016년에 정식 발표된 AMD의 64 비트 ARM 프로세서 Opteron A1100

 

 

Opteron A1100은 ARM의 64비트 코어 Cortex A57를 그대로 쓰고 있다.

 

 

AMD는 K12라는 코드명으로 독자개발 64비트 ARM 코어의 개발을 진행하고 있다.

릴리즈 자체는 2017 년이

 

 당초 MicroServer 등의 용도로 64비트 ARM 프로세서는 사용할 수 있는? 라고 말했다. 그러나 Intel이 Atom, Xeon D 프로세서, 저소비전력 Xeon 프로세서를 제공하게 되어, 64비트 ARM 프로세서의 시장이 작아져 버린 것 같다. 또 기업의 IT 부서가 사내에 서버를 두는 것이 아니라 클라우드를 이용하는 사례도 많이 볼 수 있듯이, 자사에서 MicroServer을 구입하여 운용하는 의미가 없어졌다는 것도 있다.

 

 클라우드 데이터 센터 등에서 64비트 ARM 서버가 이용될 가능성도 있지만, 소프트웨어 호환성 등을 감안하면 일반 서버가 아닌 Web 프론트 등의 특정 용도의 서버로서 쓰일지도 모른다. 그럼에도 대량의 x64 서버를 도입하고 있는 클라우드 제공자에게는 다른 아키텍처의 서버를 도입하는 것은 삼가할 것이다. 이런 것을 생각하면, ARM 서버의 미래는 불투명하다.

 

 

OS의 주제는 Windows Server 2016의 등장

Windows

 OS에 관해서는 2016년 최대 토픽은 Windows Server 2016의 출시가 될 것이다. 컨테이너의 채용 등 새로운 트렌드를 적극적으로 채용한 서버 OS가 되었다. 출시에 관해서는 2016년  3분기 이후가 예정되어 있는 것 같다.

 

 64 비트 ARM 버전의 Windows Server가 계획되어 있다는 소문도 있다. 이것은 6월경 출시가 예상되는 Windows 10의 차기 업데이트 (개발 코드명 : RedStone)에서 64비트 ARM이 지원 된다는 소문에서 파생되었다.

 

 실제로 출시될지 어떨지는 향후의 추이를 지켜 볼 필요가 있지만, Windows 10 Mobile 등에서 ARM 프로세서 기반의 OS가 존재하기에, ARM 기반의 Windows Server 2016의 개발은 가능할 것이다. 일부에서는 x86 / x64 에뮬레이터를 개발하고 있다는 소문도 있지만, 개인적으로는 미심쩍다고 생각하고 실제로 제공된다 해도 실용에 이르는 성능으로 동작한다고는 생각되지 않는다.

 

 

Windows Server 로드맵

 

 

최신 (2016년 2월 현재)의 Technical Preview 3는 다양한 기능이 구현되어 있다

 클라이언트 OS 쪽에서는 Windows 10의 업데이트가 있을 것이다. Microsoft에서는 연간 2 ~ 3회 업그레이드를 제공 할 예정으로 있으며, 2016년에는 6월에 제공되는 RedStone1 (RS1) 연말에 제공되는 RedStone2 (RS2)로 나뉜는 것 같다.

 

 기능으로는 작년 11월에 배포된 November Update에 넣을 예정이었던 기능이 결국 늦어 2016년으로 늦어졌다. 남겨진 기능은 각각의 타이밍에 업그레이드 하는 것이 아니라 반년에 한 번 업그레이드로 모아 기능 업 하게 될 것 같다. 그러므로 Web 브라우저 Microsoft Edge가 탑재할 예정이었던 확장 기능 (플러그인) 데이터의 보안을 높이는 Enterprise Data Protection 등은 November Update에 늦었기에 RedStone에 탑재될 것이다.

 

 또 모바일용 Windows 10 Mobile 관해서는 현재 퀄컴의 프로세서와 무선 칩의 조합으로 구성되어 있다. 그러나 2016년 후반에는 Intel의 Atom 기반 Windows 10 Mobile이 출시 될 가능성이 높다.

 

 만약 Atom 기반 Windows 10 Mobile이 실현되면, 스마트폰 부터 데스크탑 / 노트북까지 일관되게 x86 / x64 아키텍처로 다지는 것이 가능하다. 이것이라면 모바일에서도 기존의 Windows 응용 프로그램을 움직일 수도 있기 때문에 소프트웨어의 호환성을 담보하기 쉽다.

 

 Windows 10 Mobile에서는 외부 디스플레이를 연결하여 데스크탑 화면을 사용할 수 Continuum가 탑재되어 있다. 만약 Atom 기반 Windows 10 Mobile이 출시되면, 데스크톱에서 사용하는 응용 프로그램을 그대로 스마트폰으로 움직이는 것도 가능할지도 모른다 (메모리 용량이나  성능에 제한은 있을 것이다).

 

 

Linux

 Linux OS에 관해서는 적극적으로 64비트 ARM 프로세서의 지원이 진행되는 것이다. Linux 커널은 64비트 ARM 지원은 이미 이루어지고 있지만, 그 이외의 64 비트 ARM 화가 진행되고 있지 않기 때문에, 2016년은 미들웨어의 64비트 ARM 대응이 진행되어 갈 것이다.

 

또 하나 주목되는 것이 가상 머신에서 움직이는 라이트 웨이트 L​​inux OS다.

VMware는 가상 환경에서 움직이는 라이트 웨이트의 L​​inux OS로서 Photon OS를 제공하고있다. Photon OS의 디스크 공간은 25MB. 매우 컴팩트하고, 가상 환경 및 클라우드 환경에서의 동작을 전제로 한다.

 

 Photon OS 이외에도 라이트 웨이트 L​​inux OS는 몇개가 개발되고 있다. 이 부분은 어떤 OS가 가상 환경에서 표준 OS가 될지는 향후 추이를 볼 필요가 있다.

 

 

*****

 최근의 경향에서, 사내운용으로 유지하는 애플리케이션, 클라우드를 사용하는 응용 프로그램으로  나뉘어 가는 것이 예상된다. 모든 클라우드가 된다는 것도 아니고, 사내가 베스트 라는 것도 아니다. 중요한 것은 클라우드와 사내운용의 하이브리드 환경을 걸림돌 없이 사용할 수있는 OS나 환경이 필요하게 되는 것이다.

 

 하드웨어, OS 서로 그런 IT의 추세를 바탕으로 앞으로도 진화해 갈 것이다.

 

2016년 2월 25일 기사

 

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