서버 장비의 유형: 개요

서버는 소규모 비즈니스 웹사이트부터 대규모 클라우드 컴퓨팅 플랫폼에 이르기까지 모든 것을 구동하는 최신 IT 인프라의 중추를 형성합니다. '서버'라는 용어는 흔히 데이터센터 랙에 놓인 하나의 물리적 박스를 떠올리지만, 실제로는 다양한 성능, 공간 및 에너지 요구 사항을 충족하도록 설계된 다양한 하드웨어를 포괄합니다. 다음은 전체 서버 시스템과 주요 지원 구성 요소를 포함하여 가장 일반적인 유형의 서버 장비에 대한 설명입니다.

1. 물리적 서버 폼 팩터

랙 서버

설명: 랙 서버는 표준화된 19인치 랙(또는 덜 일반적인 23인치 랙)에 장착할 수 있도록 설계되어 고밀도 환경에 최적화되어 있습니다. 각 서버의 높이는 일반적으로 1U ~ 4U입니다("U"는 1.75인치).

주요 특징:

• 공간 효율성: 여러 개의 랙 유닛을 수직으로 쌓을 수 있어 바닥 공간이 제한된 데이터센터에 이상적입니다.
• 서비스 용이성: 전면에서 액세스할 수 있는 드라이브, 전원 공급 장치, 확장 슬롯으로 유지보수 및 핫스왑이 간편합니다.
• 확장성: 수요 증가에 따라 랙 서버를 쉽게 추가할 수 있습니다.

사용 사례: 엔터프라이즈 데이터 센터, 클라우드 호스팅 시설, 가상화 클러스터.

블레이드 서버

설명: 블레이드 서버는 공유 섀시에 밀어 넣는 초슬림 모듈식 장치입니다. 섀시는 전원, 냉각, 네트워킹, 관리 기능을 제공하므로 각 블레이드에서 이러한 구성 요소 중 상당수를 생략하여 집적도를 높일 수 있습니다.

주요 특징:

• 고밀도: 수십 개의 블레이드가 단 몇 개의 랙 유닛을 차지하는 단일 섀시를 공유할 수 있습니다.
• 중앙 집중식 관리: 전원, 냉각 및 네트워크 스위치를 위한 통합 관리 모듈이 함께 제공되는 경우가 많습니다.
• 케이블 감소: 섀시 내 공유 인프라를 통해 외부 케이블을 최소화합니다.

사용 사례: 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터, 대규모 가상화 팜 또는 통신 백엔드 등 대규모 컴퓨팅 밀도를 필요로 하는 환경.

타워 서버

설명: 기존 데스크톱 PC 타워와 유사한 이 독립형 서버는 랙 공간을 사용할 수 없는 사무실이나 지사를 위해 설계되었습니다.

주요 특징:

• 확장성: 일반적으로 비슷한 가격대의 랙 서버에 비해 더 많은 내부 드라이브 베이와 PCIe 확장 슬롯을 제공합니다.
• 인프라 요구 사항 감소: 특수 랙이나 냉각 장치 없이 표준 사무실 책상에서 작동할 수 있습니다.
• 소음 및 크기: 랙이나 블레이드 옵션보다 크고 시끄러운 경향이 있어 소음에 민감한 환경에는 적합하지 않습니다.

사용 사례: 서버 1~2대로 충분한 중소기업, 원격 사무실 또는 홈랩.

마이크로서버

설명: 원시 처리 능력보다 낮은 전력 소비를 우선시하는 초소형 서버입니다. 소형 데스크톱 PC 또는 더 작은 "피자 박스" 폼 팩터와 비슷할 수 있습니다.

주요 특징:

• 에너지 효율: 저전력 CPU와 최소한의 구성 요소로 전력 소비를 줄입니다.
• 제한된 확장성: 일반적으로 드라이브 베이가 하나 또는 두 개에 불과하고 PCIe 슬롯이 최소화됩니다.
• 밀도: 일부 모델은 단일 랙에 수십 개의 마이크로서버를 사용할 수 있습니다.

사용 사례: 경량 웹 서비스, 엣지 컴퓨팅, CDN(콘텐츠 전송 네트워크) 또는 스케일아웃 마이크로서비스 아키텍처.

2. 핵심 내부 구성 요소

전체 폼 팩터 외에도 특정 내부 하드웨어 요소는 서버의 성능, 안정성, 다양한 작업에 대한 적합성을 정의합니다. 이러한 구성 요소에 따라 서버의 분류와 용도가 결정되는 경우가 많습니다.

프로세서(CPU)

유형:

• 멀티코어 제온/EPYC: 인텔 제온과 AMD EPYC는 소켓당 수십 개의 코어, 64개 이상의 PCIe 레인, 대용량 온칩 캐시를 제공하는 서버급 프로세서의 두 가지 주요 제품군입니다.
• ARM 기반 CPU: 하이퍼스케일 환경에서 등장한 ARM 칩은 스케일아웃 작업을 위한 높은 에너지 효율성을 제공합니다.

고려해야 할 특성:

• 코어 수 및 클럭 속도: 단일 스레드 성능과 멀티 스레드 처리량 간의 균형을 맞춥니다.
• 열 설계 전력(TDP): 냉각 요구 사항 및 전력 소비에 영향을 줍니다.
• 통합 기능: 암호화 가속기, 메모리 채널 수, 가상화 확장 기능.

메모리(RAM)

유형:

• ECC 등록 DIMM(RDIMM): 오류 수정 코드 메모리는 데이터 손상을 방지하기 위해 서버 설정에서 거의 보편적으로 사용됩니다.
• 로드 감소 DIMM(LRDIMM): 모듈당 더 높은 용량을 제공하여 메모리 집약적인 워크로드(데이터베이스, 인메모리 분석)에 유용합니다.

주요 지표:

• 용량: 용량: 서버는 DIMM 슬롯 수와 모듈 크기에 따라 수 기가바이트에서 수 테라바이트까지 지원할 수 있습니다.
• 속도: 데이터 처리량에 따라 DDR4-2133 MT/s에서 최대 DDR5-6400 MT/s까지 다양합니다.
• 채널 구성: 듀얼 채널, 쿼드 채널 또는 옥타 채널 메모리 컨트롤러로 대역폭을 개선합니다.

스토리지 하위 시스템

하드 디스크 드라이브(HDD):

• 설명: 기존 스피닝 디스크 드라이브는 기가바이트당 저렴한 비용으로 고용량을 제공합니다.
• 사용 사례: 대량 콜드 스토리지, 백업 리포지토리 또는 지연 시간이 아닌 처리량이 중요한 경우.

SSD(솔리드 스테이트 드라이브):

• SATA/SAS SSD: 표준 드라이브 베이에 연결하며, 일반적으로 약 6Gbps(SATA) 또는 12Gbps(SAS)로 제한됩니다.
• NVMe(PCIe) SSD: 레거시 스토리지 컨트롤러를 우회하여 훨씬 더 낮은 지연 시간과 더 높은 IOPS를 제공합니다. U.2, M.2 또는 애드인 카드 폼 팩터로 제공됩니다.
• 기업용 대 소비자용: 기업용 SSD는 더 높은 쓰기 내구성 및 전력 손실 보호를 지원합니다.

스토리지 컨트롤러 및 RAID 카드:

• 하드웨어 RAID 컨트롤러: 배터리 지원 캐시 또는 플래시 기반 캐시 모듈을 제공하여 패리티 및 미러링 작업을 오프로드합니다.
• 소프트웨어 정의 스토리지(SDS) 옵션: CPU 사이클과 소프트웨어 계층(예: Ceph, ZFS)을 활용하여 드라이브를 풀링합니다.

NAS(네트워크 연결 스토리지) 및 SAN(저장 영역 네트워크):

• NAS: 표준 이더넷을 통해 액세스할 수 있는 파일 수준 스토리지(예: NFS, SMB). 전용 NAS 어플라이언스 또는 서버로 구현되는 경우가 많습니다.
• SAN: 일반적으로 전용 파이버 채널 HBA 및 스위치를 사용하는 파이버 채널 또는 iSCSI를 통한 블록 레벨 스토리지입니다.

네트워크 인터페이스 카드(NIC)

• 표준 이더넷 NIC: 네트워크 처리량 및 서버 간 통신을 결정하는 데 중요한 1GbE, 10GbE, 25GbE, 40GbE 및 100GbE 속도로 제공됩니다.
• SmartNIC(데이터 처리 장치): 네트워킹, 보안 또는 스토리지 작업 오프로드 - 하이퍼스케일 데이터센터 또는 가상화 호스트에 이상적입니다.
• 파이버 채널 호스트 버스 어댑터(HBA): 파이버 채널 SAN에 직접 연결하는 데 필요합니다.

전원 공급 장치 및 이중화

• 핫스왑 가능 PSU: 서버에는 종종 두 개(또는 그 이상)의 예비 전원 공급 장치가 함께 제공되며, 하나에 장애가 발생하면 다른 하나가 원활하게 부하를 처리합니다.
• 80 PLUS 인증 레벨: 브론즈에서 티타늄까지, 일반적인 부하 조건에서의 효율성을 나타냅니다. 효율성이 높을수록 에너지 비용과 냉각 필요성이 줄어듭니다.
• 전원 분배 장치(PDU): 여러 서버에 AC 전원을 분배하는 랙 장착형 장치로, 원격 모니터링 기능이 있는 경우가 많습니다.

냉각 솔루션

• 공기 냉각: 고성능 팬(앞뒤 공기 흐름)이 CPU 및 기타 뜨거운 부품의 방열판과 결합되어 있습니다.
• 액체 냉각: 공기 냉각이 불충분한 환경(예: 고밀도 GPU 서버)에서는 일부 데이터 센터에서 액체 냉각 서버 섀시 또는 후면 도어 열교환기를 배포합니다.
• 섀시 팬 및 덕트: 많은 서버에는 구성 요소 간에 최적의 공기 흐름을 유지하기 위해 여러 개의 내부 팬이 포함되어 있습니다. 덕트는 앞쪽에서 뒤쪽으로 시원한 공기를 전달하여 과열 지점을 줄여줍니다.

3. 특수 서버 클래스

GPU 가속 서버

설명: CPU와 함께 하나 이상의 고성능 GPU(예: NVIDIA A100, AMD Instinct)가 장착되어 있습니다.

특성:

• 높은 전력 및 냉각 수요: 각 GPU는 수백 와트를 소비할 수 있으므로 강력한 냉각 인프라가 필요합니다.
• PCIe 레인 할당: 최대 대역폭에서 여러 개의 x16 슬롯을 지원하도록 설계된 마더보드가 필요합니다.

사용 사례: 머신 러닝 학습, 추론 워크로드, 과학 시뮬레이션, 비디오 트랜스코딩.

고밀도/하이퍼컨버지드 서버

설명: 컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹을 단일 어플라이언스 또는 노드에 결합하여 하이퍼컨버지드 인프라(HCI)의 일부로 사용하는 경우가 많습니다.

특성:

• 통합 소프트웨어 스택: 여러 노드에 걸쳐 리소스를 풀링하기 위해 가상화(예: VMware vSAN, Nutanix Acropolis)를 번들로 제공합니다.
• 노드 추가를 통한 확장성: 동일한 노드를 추가하는 것만으로 스토리지와 컴퓨팅을 모두 확장할 수 있습니다.

사용 사례: 가상 데스크톱 인프라(VDI), 지사 통합, 프라이빗 클라우드 배포.

엣지/IoT 서버

설명: 공장 현장, 소매점, 통신 기지국 등 일반적인 환경이 아닌 곳에서도 작동하도록 설계된 컴팩트하고 견고한 서버입니다.

특성:

• 환경 허용 오차: 확장된 온도, 습도 및 충격/진동 사양.
• 모듈식 I/O: 표준 이더넷과 함께 산업용 프로토콜(예: 모드버스, CAN 버스)을 지원합니다.

사용 사례: 산업 제어 시스템, 로컬 데이터 집계, IoT 게이트웨이 처리.

4. 보조 및 지원 장비

무정전 전원 공급 장치(UPS)

기능: 정전 시 일시적으로 깨끗한 전력을 공급하여 갑작스러운 시스템 종료를 방지하고 서버를 정상적으로 종료하거나 백업 발전기로 전환할 수 있습니다.

유형:

• 대기(오프라인) UPS: 중요한 구성 요소에 전원을 공급하고, 전력망 장애 시 배터리로 전환합니다(짧은 전송 시간).
• 라인 인터랙티브 UPS: 지속적으로 전압을 조절하므로 전력 품질이 변동하는 지역에 더 적합합니다.
• 온라인 이중 변환 UPS: 전송 시간 없이 가장 깨끗한 전력을 제공하므로 매우 민감하거나 미션 크리티컬한 서버에 이상적입니다.

KVM 스위치(키보드, 비디오, 마우스)

목적: 관리자가 하나의 콘솔에서 여러 서버를 제어할 수 있으므로 각 서버마다 별도의 모니터와 키보드가 필요하지 않습니다.

기능:

• 디지털 KVM over IP: LAN 또는 WAN을 통해 원격 관리가 가능합니다.
• 로컬 KVM 서랍: 랙에 밀어 넣고 현장 관리를 위한 통합 키보드, 모니터, 터치패드를 제공합니다.

관리 모듈 및 원격 관리 카드

베이스보드 관리 컨트롤러(BMC): 하드웨어 상태 모니터링, 서버 전원 켜기/끄기, 가상 미디어 마운트 등을 위한 대역 외 액세스(IPMI, Redfish)를 제공하는 온보드 마이크로컨트롤러입니다.

독점 솔루션:

• iDRAC(Dell), iLO(HP), IMM(Lenovo): 향상된 관리 기능, 펌웨어 업데이트 및 하드웨어 모니터링 대시보드.

네트워크 스위치 및 집계 장비

• ToR(Top-of-Rack) 스위치: 랙 서버의 연결을 집계하고, 종종 집계/코어 스위치에 업링크된 10GbE 포트를 제공합니다.
• 리프-스파인 아키텍처: 최신 데이터 센터에서 리프 스위치는 서버 NIC에 직접 연결하고 스파인 스위치는 고대역폭 백본 연결을 제공합니다.

케이블 및 케이블 관리

• 구조화된 케이블: 최대 10GbE 이상을 위한 CAT6/6A, 40GbE, 100GbE 또는 장거리를 위한 광섬유(OM4, OS2)를 포함합니다.
• 케이블 트레이, 관리 암, 벨크로 스트랩: 유지보수 시 공기 흐름을 유지하고 케이블 추적을 간소화합니다.

5. 새로운 트렌드 및 고려 사항

모듈형 데이터센터 포드

서버, 냉각 및 전력 분배가 포함된 사전 조립된 컨테이너형 랙입니다. 엣지 또는 임시 용량으로 신속하게 배포할 수 있습니다.

ARM 기반 서버 도입

Amazon(Graviton 인스턴스), Ampere, Marvell과 같은 기업은 특정 클라우드 네이티브 애플리케이션의 와트당 성능 향상을 약속하며 ARM을 메인스트림 서버 워크로드에 도입하고 있습니다.

컴포저블 인프라

하드웨어를 물리적으로 이동하지 않고 소프트웨어를 통해 프로비저닝 및 재구성할 수 있는 CPU, 메모리, 스토리지 및 가속기의 "분리된" 풀을 사용합니다. 특수한 상호 연결 패브릭이 필요합니다(예: NVMe over Fabrics).

AI 코프로세서 및 FPGA

GPU 외에도 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이)와 전용 AI 가속기(예: Google의 TPU)가 서버 제품에 통합되어 지연 시간과 전력 소비를 줄이면서 추론 작업을 가속화하고 있습니다.

친환경/지속 가능한 하드웨어

재생 에너지 호환성, 재활용 재료, 더 높은 전력 효율 등급에 대한 관심이 높아졌습니다. 일부 공급업체는 이제 개별 서버에 대한 "탄소 발자국" 추정치를 게시합니다.

결론

서버 장비는 폼 팩터, 내부 구성 요소, 특수 가속기 및 지원 장비로 구성된 다양한 에코시스템으로 구성되어 있습니다. 고밀도 클러스터링 환경을 위한 공간 절약형 블레이드 서버, 네트워크 엣지의 견고한 마이크로서버, 머신러닝을 위한 강력한 GPU 탑재 장비 등 거의 모든 요구사항에 맞는 맞춤형 하드웨어가 있습니다. 컴퓨팅 밀도, 전력 효율성, 확장성, 관리 용이성 등 주요 고려 사항에 따라 서버 장비 및 관련 구성 요소를 선택할 수 있습니다. 기술이 발전함에 따라(예: ARM 채택, 컴포저블 인프라, AI 코프로세서) 서버 제품은 계속 다양화될 것이며, 조직은 워크로드 수요와 지속 가능성 목표에 맞춰 하드웨어 투자를 정밀하게 조정할 수 있습니다.