구글의 데이터센터 혁신: 광회로 스위칭 '미션 아폴로'의 비밀

본 게시물은 DatacenterDynamics의 기사 "Mission Apollo: Behind Google's optical circuit switching revolution"를 기반으로 작성되었습니다. 원문은 Sebastian Moss 기자에 의해 2023년 5월 17일에 작성되었습니다. 본 번역 및 요약은 정보 제공을 위한 목적으로만 사용되며, 저작권은 원 저작자에게 있습니다.

https://www.datacenterdynamics.com/en/analysis/mission-apollo-behind-googles-optical-circuit-switching-revolution-mag/

Mission Apollo: Behind Google's optical circuit switching revolution

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ChatGPT 요약 인포그래픽

📚 기사 요약 

1. 프로젝트 개요
   • 구글은 '미션 아폴로(Mission Apollo)' 프로젝트를 통해 데이터센터 네트워크 인프라를 기존의 전자 기반 스위치에서 광회로 스위치(OCS)로 전환하고 있습니다.
   • 이 접근 방식은 전자 대신 빛을 사용하여 데이터 전송을 수행하며, 네트워크 커뮤니티에서 오랫동안 꿈꿔왔던 혁신적인 방법입니다.
2. 광회로 스위칭의 장점
   • 전통적인 네트워크 토폴로지에서는 신호가 전자와 광 사이를 반복적으로 변환해야 했습니다.
   • OCS를 사용하면 데이터를 가능한 한 광 도메인에 유지하여 변환 비용과 에너지를 절감할 수 있습니다.
   • 작은 거울을 사용하여 빛의 경로를 직접 목적지 포트로 전환함으로써 효율성을 높입니다.
3. 기존 네트워크 구조의 한계
   • 전통적인 'Clos' 아키텍처는 전자 패킷 스위치(EPS)를 사용하여 '리프'와 '스파인' 구조를 형성합니다.
   • EPS 시스템은 비용이 높고 전력 소비가 많으며, 신호를 전자 형태로 처리하는 데 시간이 소요됩니다.
4. 팔로마 OCS 시스템의 특징
   • 구글은 '팔로마(Palomar)'라는 OCS 시스템을 개발하여 데이터센터에 광범위하게 배치했습니다.
   • 이 시스템은 3D 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 거울 배열을 사용하여 빛의 경로를 빠르게 재구성할 수 있습니다.
   • 전체 시스템의 최대 전력 소비는 108W로, 유사한 EPS 시스템의 약 3,000W에 비해 훨씬 낮습니다.
5. 맞춤형 구성 요소 개발
   • 구글은 MEMS 거울, 광섬유 정렬기, 광학 코어 등 다양한 맞춤형 구성 요소를 개발했습니다.
   • 자동 정렬 도구를 사용하여 2D 렌즈 배열을 서브마이크론 정확도로 배치하였습니다.
   • 또한, 광 순환기(circulator)를 설계하여 빛이 한 방향으로 이동하도록 하여 광섬유 수를 절반으로 줄였습니다.
6. 트랜시버 및 SDN 통합
   • 구글은 40GbE, 100GbE, 200GbE, 400GbE 속도를 지원하는 파장 분할 다중화(WDM) 트랜시버를 공동 설계했습니다.
   • 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 계층인 '오리온(Orion)'을 확장하여 OCS 기반 토폴로지를 실시간으로 관리하고 트래픽 엔지니어링을 수행합니다.
7. 재구성 시간 및 운영 효율성
   • OCS의 재구성 시간은 몇 초로, EPS에 비해 느리지만, 트래픽 패턴을 분석하여 효율적인 라우팅을 구현합니다.
   • 광회로 스위치는 데이터 인코딩 방식에 상관없이 작동하므로, 업그레이드 없이도 10Gbps에서 800Gbps 이상까지 지원할 수 있습니다.

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💡 인사이트 의견

1) 인사이트 내용

구글의 '미션 아폴로' 프로젝트는 데이터센터 네트워크 인프라의 패러다임을 전환하는 혁신적인 시도입니다. 광회로 스위칭을 통해 에너지 효율성과 성능을 동시에 향상시키며, 미래의 데이터센터 설계에 새로운 방향을 제시합니다.

2) 핵심 아이디어

• 에너지 효율성: 광회로 스위칭은 전자 기반 스위치에 비해 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다.
• 성능 향상: 데이터 전송 지연(latency)을 최소화하여 빠른 통신을 실현합니다.
• 유연한 확장성: SDN과의 통합을 통해 네트워크 토폴로지를 실시간으로 재구성할 수 있습니다.

3) 적용방안

• 건설 프로젝트의 네트워크 설계에 OCS 도입 고려: 대규모 데이터센터나 스마트 시티 프로젝트에서 광회로 스위칭 기술을 적용하여 에너지 효율성과 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• SDN 기술과의 통합: 네트워크의 유연성과 확장성을 확보하기 위해 SDN 기술을 적극적으로 도입하고, OCS와의 통합을 추진합니다.
• 맞춤형 구성 요소 개발: 프로젝트의 특성에 맞는 맞춤형 광학 구성 요소를 개발하여 최적의 성능을 달성합니다.