Linux: Lean, clean and green

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난이도 : 초급

Jeff Orloff, Technology Coordinator/Consultant, PBCSD/Sequoia Media Services Inc.

원문 게재일 : 2009 년 5 월 26 일
번역 게재일 : 2009 년 7 월 28 일

그린 IT는 오늘날 가장 많은 주목을 받고 있는 기술 트렌드 중의 하나이며 GNU/Linux® 커뮤니티에서는 이 문제에 성공적으로 대처해 나가고 있습니다. 여러 기업 파트너와 함께 GNU/Linux 운영 체제는 전력 소비, 탄소 배출 및 전자 폐기물 문제를 해결할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

지난 20년 동안 이어져온 개인과 기업에서 사용하는 컴퓨터 수의 폭발적인 증가는 환경에 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 크게 미쳤다. 컴퓨터의 증가가 환경에 미친 긍정적인 효과는 많은 조직이 인쇄물 대신 전자 방식으로 컨텐츠를 전달하는 방법을 통해 "종이가 없는 환경"으로 전환할 수 있었다는 것이다. 또한 네트워킹의 발전으로 원격 업무가 활성화되면서 출장이나 통근의 필요성이 줄기도 했다.

컴퓨터를 사용함으로써 얻게 되는 경제적 장점이 많기는 하지만 그 이면에서는 매우 심각한 환경 문제가 대두되고 있다는 것도 현실이다.

전자 폐기물

Forrester Research에서는 2008년을 기준으로 전세계에서 10억대 이상의 컴퓨터가 사용되고 있다고 추정했다. 브라질, 러시아, 인도 및 중국의 시장이 성장을 시작하게 되면서 2015년에는 사용되는 컴퓨터 수가 20억대에 이를 것이라고 예상했다. 컴퓨터의 평균 사용 기간은 3년 정도로 연간 폐기되는 컴퓨터 수가 3억대를 넘는다.

4천 6백만 톤의 전자 폐기물이 미국의 폐기물 매립지에서 처리되고 있기는 하지만 이 폐기물의 50 - 80%가 중국, 인도, 멕시코 등지의 해외 폐기물 매립지로 반출되고 있다. 전자 폐기물의 이동을 통제하기 위한 바젤 협약(Basel Convention)을 비롯한 다양한 법률을 통해 노력을 기울이고 있음에도 불구하고 전세계의 토양과 지표수로 유입되는 유해 물질의 원인이 되는 엄청난 양의 전자 폐기물을 줄이는 데 큰 효과를 얻지 못하고 있다.

그렇다면 유해 물질이란 무엇일까? Basel Action Network(참고자료 참조)에서는 다음과 같은 품목을 전자 폐기물의 유해성을 높이는 요소로 꼽았다.

• 카드뮴, 납 또는 베릴륨이 포함된 기판
• CRT(Cathode ray tube)
• CRT 글래스(처리 및 미처리)
• 납, 수은 및/또는 카드뮴이 포함된 배터리(가연성 또는 불연성)
• 수은, 베릴륨 및 폴리 염화 비페닐이 포함된 재료, 구성 요소, 램프 및 장치
• 수리 또는 재사용의 목적으로 수출된 고장난 부품 또는 완전한 장비/장치를 수입한 국가에서 최종적으로 폐기하지 않겠다는 보증이 없는 유해한 전자 폐기물(예: CRT, 배터리, 수은 램프, 기판 등)

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전력 소비

심각한 전자 폐기물 문제 외에도 유휴 컴퓨터의 전력 소비 또한 문제이다. 많은 사용자들이 사용하지 않는 상당한 시간 동안에도 시스템을 켜놓고 있기 때문에 이로 인해 낭비되는 에너지가 하루 종일 업무 시간 동안 소비되는 에너지와 맞먹는다. Reduce Your CO₂ 사이트에 따르면 전세계의 유휴 컴퓨터가 연간 4,500만 미터톤에 이르는 이산화탄소(CO₂)를 배출하고 있고 60,000메가와트를 소비하고 있다. 원자력 발전소의 출력이 약 1000메가와트라는 점을 감안하면 얼마나 많은 양의 전력이 낭비되고 있는지 가늠할 수 있을 것이다.

대부분의 다른 제품과는 달리 컴퓨터는 유휴 상태로 인해 낭비되는 전력을 보완하기 위해 제조될 때 컴퓨터 중량의 10배에 달하는 화석 연료와 상당한 양의 물을 사용한다. 자동차와 냉장고의 경우에는 제조 프로세스 동안 제품 자체의 중량과 비슷한 양의 화석 연료를 사용한다.

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솔루션의 일부로서의 GNU/Linux

미국의 여러 주 정부에서 컴퓨터 산업을 "그린 산업"으로 전환하기 위해 법률을 제정하고 있기는 하지만 이러한 법률은 시행하기가 어렵다. 이 때문에 GNU/Linux 커뮤니티 및 이 커뮤니티와 제휴를 맺고 있는 기업에서 전자 폐기물 및 과도한 리소스 사용을 줄이기 위해 몇 가지 유망한 해결책을 제안하게 되었다.

GNU/Linux로 폐기 제한하기

컴퓨터 폐기를 제한하면 전자 폐기물 문제를 쉽게 해결할 수 있을 것이다. 결국 대부분의 조직에서 3-4년마다 컴퓨터를 교체하기 때문에 많은 가족, 학교 및 비영리 단체에서 재활용 컴퓨터를 사용할 수 있다. Free Geek(참고자료 참조)와 같은 회사에서는 오래된 컴퓨터를 깨끗이 수리한 후 학교와 자선 단체에 기부하여 약 500톤의 컴퓨터 관련 부품을 재활용하고 있다. 이러한 컴퓨터를 실행할 수 있도록 Free Geek에서는 GNU/Linux를 운영 체제로 설치한다. GNU/Linux를 설치하는 이유는 FLOSS(Free, Libre, Open Source Software) 프로그램을 지원하는 조직의 철학 때문이기도 하지만 필요에 의한 것이기도 하다. 표 1에서 볼 수 있듯이 GNU/Linux는 이론적으로 최소한의 하드웨어만 있으면 모든 컴퓨터에 설치할 수 있다.

GNU/Linux 실행을 위한 최소 요구 사항이 낮기 때문에 모든 노후 컴퓨터를 재활용하려고 할 수도 있겠지만 하드웨어가 리퍼비시 프로그램에 적합하지 않은 경우도 있다. Free Linux PC(참고자료 참조)도 Free Geek와 마찬가지로 필요한 사람들에게 재활용 컴퓨터를 제공하기는 하지만 기부된 모든 컴퓨터가 특정 표준을 충족할 수 있도록 기부 품목에 대한 요구 사항을 두고 있다. Free Geek는 자체 표준을 충족하지 않는 오래된 컴퓨터 및 구성 요소도 회수하며, 미국 또는 해외의 폐기물 매립지로 보내는 대신 전자 폐기물을 재활용 업체에 넘겨서 구성 요소를 안전하게 폐기한다.

기부할 노후 컴퓨터 준비

GNU/Linux를 이용하는 재활용 프로그램에 컴퓨터를 기부하는 조직에서는 이러한 프로그램을 통해 많은 혜택을 받을 수 있다. 노후 컴퓨터를 재활용하는 회사에서는 세제 혜택뿐 아니라 환경 친화적 경영의 대가로 주어지는 긍정적인 이미지도 활용할 수 있다.

하지만 전체 과정이 올바르게 처리되지 않으면 컴퓨터 기부로 인해 피해를 입을 수도 있다. 재활용 업체로 보낼 예정이든 리퍼비시 후 기부할 예정이든 상관 없이 폐기할 컴퓨터는 모두 하드 디스크의 모든 데이터를 확실히 제거해야 한다. 데이터를 단순히 삭제하기만 한 경우에는 데이터가 눈에 보이지 않게 숨겨진 것에 불과하며 하드 디스크에서 완전히 제거된 것은 아니다. 포맷팅(하위 레벨 포맷 포함)을 한 경우에도 데이터가 디스크에서 제거되지 않는다. 컴퓨터의 디스크에서 데이터를 삭제한다는 것은 운영 체제에게 해당 데이터가 차지하고 있던 공간을 사용할 수 있으므로 덮어써도 된다는 것을 알려 주는 것에 불과하다. 컴퓨터의 하드 디스크에서 삭제되거나, 포맷되거나 심지어 덮어써진 데이터를 검색할 수 있는 무료 프로그램이 많이 있다.

노후 디스크의 데이터를 검색하는 데 사용할 수 있는 프로그램이 많기는 하지만 이러한 프로그램이 데이터를 추출할 수 없도록 보장하는 프로그램도 많이 있다. Center for Magnetic Recording Research에서 제공하는 Secure Erase는 미국 NIST(National Institute for Standards and Technology) 표준에 따라 데이터를 제거한다. 이 프로그램은 해당 사이트에서 무료로 다운로드할 수 있다(참고자료 참조).

DBAN(Darik's Boot and Nuke)은 GEEP(Global Electric Electronic Processing) Inc.에서 시작한 프로젝트이다(참고자료 참조). DBAN은 하드 디스크의 중요한 데이터를 안전하게 제거하며 무료로 다운로드할 수 있다. 대기업의 경우 보증 및 보상이 포함된 EBAN(참고자료 참조)을 유료로 사용할 수 있다.

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가상화

리서치 업계에서는 2010년이면 서버에 소모되는 전기 비용이 서버의 구입 비용을 넘어설 것이라고 예상하고 있다. 미국 EPA(Environmental Protection Agency)에 따르면 미국의 데이터 센터에서만 매년 45억KWH(kilowatt hours)를 소비하고 있으며 2012년에는 2배로 늘어날 것으로 예상된다. GNU/Linux 서버가 서버 시장의 27-35%(UNIX®를 제외한 비율)를 점유하고 있으므로 GNU/Linux를 대상으로 녹화 사업을 추진하게 되면 서버의 사용으로 인한 에너지 소비량과 배출되는 탄소의 양을 크게 줄일 수 있다.

데이터 센터의 확장을 용이하게 하기 위해 많은 조직에서는 지속적으로 확장되고 있는 서버 팜의 규모를 축소하기 위한 방법으로 메인프레임에 적용된 IBM의 기술인 가상화를 신중하게 고려하기 시작했다. EPA에서는 일부 서버가 가동 시간의 최대 85%에 이르는 시간 동안 유휴 상태에 있지만 프로세서는 계속 작동하고 있다는 사실을 알게 되었다. 즉, 프로세서는 항상 수행할 작업을 찾고 있었던 것이다. 이러한 작업이 초당 최대 1,000회까지 발생하기도 한다. 프로세서가 항상 활성 상태로 유지되기 때문에 성능이 크게 향상되지 않았다. 결과적으로 현대 데이터 센터의 설계에는 가상화가 필수 요소가 되었다.

전력 소비량을 줄여 주는 가상화

가상화를 채택한 결과 GNU/Linux를 실행 중인 서버의 경우 유휴 상태로 인해 낭비되는 전력을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다. 한 대의 물리적 시스템에 여러 가상 서버를 결합하는 방법을 통해 가상 시스템당 연간 약 7000kWh의 전력을 절약할 수 있다. 탄소 배출량 또한 가상으로 실행되는 서버당 연간 최대 4톤까지 줄어들었다. 물리적 서버에 최대 30개의 가상 서버를 설치할 수 있다는 점을 고려하면 에너지 사용량 및 탄소 배출량이 매우 많이 줄어들 것이다.

실현 가능성이 없다고 생각하는가? 멀리 볼 것도 없이 IBM의 "Big Green Linux" 이니셔티브만 보더라도 3,900개의 서버를 GNU/Linux를 실행하는 30대의 IBM System z® 메인프레임에 통합하여 연간 에너지 사용량을 약 80% 정도 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있다. IBM에서는 고객사에게도 Linux를 IT 오퍼링에 통합하면 리소스를 통합하여 효율적으로 사용할 수 있기 때문에 에너지 사용량을 줄일 수 있다는 점을 부각시키면서 이러한 노력에 동참할 것을 독려하고 있다.

전자 폐기물을 줄여 주는 가상화

GNU/Linux의 가상화 전략은 서버의 전력 사용량만을 줄여 주는 것에 그치지 않고 제조되는 컴퓨터의 수를 줄이는 데도 일조할 수 있다. 새로 제조할 서버의 수가 줄어들면 서버 제조 과정에 사용되는 화석 연료와 물의 양도 줄어든다. 더 나아가 가상화를 사용하면 물리적 컴퓨터의 필요성이 줄어들기 때문에 전자 폐기물도 줄어든다. 데이터 센터에 있는 서버의 수가 줄어든다는 것은 폐기할 하드웨어가 줄어든다는 것과 같은 의미이다.

전원 관리 솔루션

데이터 센터의 가상화 트렌드를 보완하기 위해 많은 회사에서는 VM의 전원 관리와 관련된 소프트웨어를 설계했다. VMware DPM(VMware Distributed Power Management, 참고자료 참조)은 서버가 필요하지 않을 때 서버를 종료시키는 방법으로 통해 전력 사용량을 줄여 준다. 리소스의 필요성이 높아지면 서버 풀에서 사용할 수 있는 서버의 수도 늘어난다. 전원 관리가 완전히 실시간으로 수행되기 때문에 서비스 레벨에는 부정적인 영향을 미치지 않는다.

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그린 GNU/Linux와 커뮤니티

GNU/Linux의 주요 후원자는 항상 GNU/Linux를 지지하는 커뮤니티였다. IBM 및 Red Hat과 같은 기업 파트너에서 이루어낸 성과에 발맞춰서 GNU/Linux 커뮤니티에서도 Green Linux Workgroup(참고자료 참조)을 통해 운영 체제의 녹화와 관련된 괄목할만한 발전을 보여 주었다.

틱리스(tickless) 커널

Green Linux Workgroup과 파트너가 개발한 주요 성과 중 하나는 틱리스 커널이다. 앞에서 언급한 것처럼 유휴 상태에서 GNU/Linux 커널은 계속해서 수행할 작업을 검색한다. 일반적으로 커널은 4ms마다 타이머 인터럽트를 설정해 놓고 새 작업을 스케줄링해야 하는지 여부를 검사한다. Kernel 2.6.21에 도입된 틱리스 커널은 새 작업을 스케줄링해야 하는 시간을 계산한 후 그 시간에 맞춰서 타이머 인터럽트를 설정한다. 이렇게 하면 프로세서를 훨씬 더 긴 시간(수 초) 동안 최대 절전 상태로 유지할 수 있기 때문에 전력 소비량도 줄어든다.

틱리스 커널은 기본적으로 사용되기는 하지만 다음 명령을 사용하여 틱리스 커널의 사용 여부를 확인할 수도 있다.

cat /boot/config-$(uname -r) | grep CONFIG_NO_HZ

CONFIG_NO_HZ=y가 출력되면 틱리스 커널이 사용되고 있는 상태이다. CONFIG_NO_HZ=n은 사용되지 않고 있다는 뜻이다.

전력 소비량 파악하기

틱리스 커널로 인해 프로세서의 대기 상태를 획기적으로 연장시킬 수 있는 발전이 이루어지기는 했지만 프로세서를 대기 상태에서 깨울 필요가 없는 이벤트도 여전히 남아 있다. 이러한 이벤트를 찾기 위해 Intel에서는 그린 GNU/Linux 환경(LessWatts.org)에 진출하여 PowerTOP이라는 유틸리티를 홍보했다. Intel에서 설계한 이 유틸리티는 프로세서를 깨우는 이벤트를 식별한다(참고자료 참조).

PowerTOP은 FLOSS의 정신에 따라 무료로 다운로드할 수 있으며 Linux 커널에서 작동된다. Intel 프로세서 전용이 아니므로 AMD 사용자도 이 유틸리티를 활용할 수 있다. PowerTOP을 설치한 후 터미널에서 실행하면 프로세서가 최고 C 상태(대기 상태)와 P 상태(프로세서의 속도)에서 유지되고 있는 시간에 대한 정보와 대기 상태에서 깨어나게 되는 주요 이유를 확인할 수 있다. 이러한 이유에 대한 분석이 완료된 후 PowerTOP은 효율성을 향상시킬 수 있는 방법을 제안한다.

최대 절전 모드

GNU/Linux에 채택된 절전 기술은 서버 시장을 목표로 개발된 경향이 높다. 이는 GNU/Linux 시장에서 서버 분야가 가장 큰 부분을 차지하고 있다는 점과 데스크탑에 비해 서버의 과도한 전력 소비를 줄였을 때 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있다는 점이 함께 작용한 결과이다. 서버의 전력 소비를 줄이는 것이 높은 경제적 효과를 보여 주기는 하지만 GNU/Linux 커뮤니티의 개발자들이 데스크탑을 무시하고 있지는 않다.

틱리스 커널 및 PowerTOP 둘 다 GNU/Linux의 데스크탑 배포판에서 사용할 수 있지만 사용자가 비활성 기간 이후 최대 절전 모드로 전환되도록 컴퓨터를 설정하여 전력 소비량을 줄일 수도 있다. 대부분의 배포판에는 최대 절전 모드 유틸리티가 커널에 내장되어 있다. 하지만 GNOME 또는 KDE(K Desktop Environment)와 같이 GUI(Graphical User Interface) 데스크탑 환경을 사용하는 배포판에서는 그래픽 환경에서 전원 관리를 수행할 수 있도록 특별히 개발된 애플리케이션을 사용하여 손쉽게 전원을 관리할 수 있다.

GNOME 사용자는 GNOME Power Manager를 설치하여(배포판에 번들로 포함되어 있지 않은 경우) 전력 소비량을 줄이는 옵션을 구성할 수 있다. 하드 디스크를 사용하지 않을 때 끄거나, 컴퓨터가 유휴 상태일 때 모니터 화면을 희미하게 표시하거나, 컴퓨터를 최대 절전 모드로 전환하거나, 빈 화면을 표시하는 등의 작업을 터미널을 통해 구성하는 대신 간단한 GUI를 통해 수행할 수 있다. KDE 캠프의 경우에는 KPowersave를 통해 GNOME처럼 쉬운 방법으로 동일한 작업을 수행할 수 있다.

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결론

GNU/Linux 및 FLOSS 커뮤니티와 기업 파트너의 지속적인 노력으로 그린 컴퓨팅 사업이 꾸준히 발전하고 있다. 이 기사에서 그린 GNU/Linux에 기여하는 더 중요한 프로젝트들도 다룰 수 있었지만 이러한 프로젝트마저도 보다 나은 환경 친화적 작업 공간을 만들기 위한 시작에 불과하다.

참고자료

• 에너지, 효율 및 환경을 다루는 developerWorks의 GReen IT Report에서 그린 컴퓨팅에 관한 기술과 정보를 얻을 수 있다.
  
  
• IBM의 에너지 효율성 솔루션에 대해 자세히 알아보자.
  
  
• Green Linux Workgroup에서 이 워크그룹의 활동을 볼 수 있다.
  
  
• Basel Action Network에서 Basel Action Network에 대한 정보와 유해 폐기물의 교류를 막기 위한 노력을 확인할 수 있다.
  
  
• 컴퓨터를 기부하고 싶다면 Free Geek와 Free Linux PC에서 필요한 정보를 볼 수 있다.
  
  
• 컴퓨터 표준에 대한 자세한 정보는 NIST 사이트에서 볼 수 있다.
  
  
• VMware DPM에 대한 자세한 정보는 DPM information guide에서 볼 수 있다.
  
  
• developerWorks Linux 영역에서는 Linux 개발자에게 도움이 되는 여러 가지 리소스를 제공하고 있으며 가장 인기 있는 기사와 튜토리얼도 볼 수 있다.
  
  
• developerWorks에 있는 Linux 팁과 Linux 튜토리얼을 모두 볼 수 있다.
  
  
• developerWorks 기술 행사 및 웹 캐스트를 통해 최신 정보를 얻을 수 있다.
  
  

• PowerTOP을 다운로드하여 GNU/Linux 시스템의 전력 소비량을 확인해 보자.
  
  
• 컴퓨터를 기부하기 전에 DBAN 또는 EBAN을 다운로드하여 데이터를 삭제할 수 있다.
  
  
• 컴퓨터를 기부하기 전에 컴퓨터의 데이터를 완전히 삭제하려면 Center for Magnetic Recording Research의 Secure Erase를 다운로드하자.
  
  
• developerWorks에서 직접 다운로드할 수 있는 IBM 시험판 소프트웨어를 사용하여 Linux와 관련된 후속 개발 프로젝트를 구현해 볼 수 있다.
  
  

• 사용자의 개인 프로파일과 사용자 정의 홈 페이지가 제공되는 My developerWorks community에서는 관심을 가지고 있는 developerWorks의 여러 주제를 추적할 수 있으며 다른 developerWorks 사용자들과 의견을 나눌 수도 있다.

필자소개

		Jeff Orloff는 Palm Beach County의 School District에서 기술 조정관으로 활동하고 있다. Sequoia Media Services Inc.의 컨설턴트로도 활동하고 있는 그는 협업 및 정보 공유를 위해 소셜 미디어를 비즈니스에 활용하고자 하는 회사를 전문적으로 담당하고 있다. 현재는 Packt Publishing에서 출간할 MediaWiki: A Beginner's Guide라는 책을 집필하고 있다.

기사에 대한 평가

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