Kubernetes로 5G의 잠재력 활용하기

5세대 무선 기술인 5G는 우리가 연결하고 소통하는 방식을 변화하고 있습니다. 4G보다 최대 100배 빠른 데이터 전송 속도를 제공하는 5G 기술은 더 빠른 다운로드 및 업로드 시간, 낮은 latency 그리고 더 많은 기기의 연결이 가능합니다. 추가로 5G 네트워크는 고대역 및 저대역을 포함하는 더 넓은 주파수 범위를 지원하여 더 넓은 커버리지와 더 우수한 안정성을 보장합니다. 5G는 모바일 통신의 진화에 있어 중대한 진보를 나타내며 우리가 생활하고, 일하고, 노는 방식을 변화할 잠재력을 가지고 있습니다.

또한 새로운 사용 사례는 통신 서비스 제공업체에 새로운 비즈니스 기회를 가져다줄 것입니다. 성공적인 5G 네트워크는 초고속 처리량, 실시간에 가까운 latency, 가용성 및 안정성 측면에서 더 까다로운 요구사항을 지원하는 동시에 가격 효율성, TCO 및 ROI가 네트워크 전환 중에 합리적인 수준으로 유지되도록 해야 합니다. Kubernetes는 이 같은 과제에 명확히 적합한 기술입니다.

Canonical Kubernetes 5G 구현의 핵심 기능

Canonical Kubernetes는 다양한 사용 사례에 대한 5G 네트워크 성능을 향상하는 일련의 기능을 설명합니다.

• Ubuntu를 활용한 실시간 kernel

실시간 kernel은 응답시간 최소화를 목표로 매우 낮은 latency와 외부 이벤트에 대한 결정론적 응답으로 작동하도록 설계 및 최적화되어 있습니다. 실시간 kernel은 로봇 공학, IoT 및 통신 애플리케이션의 수많은 5G 사용 사례에 필수입니다. MicroK8s는 이러한 사용 사례에 대한 자연스러운 선택이며, 실시간 Ubuntu kernel에 배포되었을 때 원활하게 실행될 것입니다.

• KubeVirt

클라우드 네이티브 네트워크 기능(Cloud-native Network Functions: CNF)은 구형 VNF보다 더 효율적이고 관리하기 쉬운 솔루션입니다. 설문 조사에 따르면 조직들은 당연하게도 적극적으로 CNF로 전환하고 있습니다. KubeVirt는 구형 VNF 애플리케이션을 Kubernetes 전용 솔루션에 통합하여 오케스트레이션 및 관리를 간소화하고 마이그레이션 여정을 수월하게 함으로써 그 격차를 해소합니다.

• GPU 가속

GPU 가속은 데이터 과학 또는 AI/ML 등의 분야처럼 대량의 데이터를 처리하는 애플리케이션에 필수입니다. GPU 가속은 워크로드를 CPU보다 더 효율적으로 처리할 수 있는 GPU로 전송하여 처리 능력을 향상합니다.

Charmed Kubernetes는 자동으로 NVIDIA 하드웨어를 감지하고 적절한 지원을 활성화합니다. MicroK8s의 경우 GPU 구성을 처리하기 위해 코어 애드온을 활성화할 수 있습니다. 둘 다 모두 DGX 플랫폼에 대해 NVIDIA의 인증을 받았습니다.

• NVIDIA 멀티 인스턴스 GPU(Multi-Instance GPU: MIG) 지원

MIG는 GPU를 최대 7개의 인스턴스로 분할함으로써 NVIDIA H100, A100 및 Tensor 코어 GPU의 성능과 가치를 확장합니다. 각 인스턴스에는 자체적인 고대역폭 메모리, 캐시 및 컴퓨팅 코어가 있기 때문에 하드웨어적으로 완전히 격리되어 있습니다. 분할된 인스턴스는 워크로드에 투명하기 때문에 리소스 사용을 크게 최적화하고 보장된 QoS로 워크로드를 처리할 수 있습니다.

• 고급 네트워킹 솔루션

5G에서 요구하는 수준의 성능을 달성하려면 컨테이너의 상호운용을 위해 유연하고 쉽게 구성할 수 있는 네트워크가 필수입니다. Kubernetes는 클러스터에서 네트워크 리소스를 관리하기 위한 컨테이너 네트워크 인터페이스(container network interface: CNI) 사양을 정의했습니다. Calico, Cilium, Kube-OVN 및 Multus 등의 CNI 준수 솔루션은 구성 측면에서 Telco 네트워크에 광범위한 가능성을 제공합니다.

OVN(개방형 가상 네트워크)은 가상 네트워크 추상화 및 향상된 네트워킹 기능을 제공하기 위해 통신 네트워크에서 널리 사용되어 왔습니다. Kube-OVN은 고급 기업 애플리케이션을 위한 풍부한 네트워킹 기능 세트를 제공하는 OVN 기반의 CNI 구현입니다. Kube-OVN이 포함된 Canonical Kubernetes는 현재 eBPF(Cilium 사용), SR-IOV 및 BGP 기술도 지원하며 DPDK 및 SmartNIC Offload는 향후 출시되는 릴리스에서 지원할 예정입니다.

결론

5G는 산업과 사회를 변화시킬 수많은 혁신적이고 새로운 비즈니스 사례의 원동력입니다. 산업용 IoT, 자동차 애플리케이션, 스마트 도시, 로봇 공학, 원격 의료 및 게임 산업은 빠른 데이터 전송, 실시간에 가까운 latency, 매우 높은 가용성 및 안정성에 의존하게 될 것입니다. 이를 제공하는 문제를 해결하려면 실시간 kernel, GPU 가속, KubeVirt 지원 및 고급 네트워킹 기능과 같은 Canonical Kubernetes의 기능이 핵심입니다.

추가 자료

• Charmed Kubernetes GPU 가속, GPU 작업자 사용
• Ubuntu를 사용한 실시간 Linux 소개
• NVIDIA GPU 오퍼레이터 및 MIG와 통합된 MicroK8s
• Charmed Kubernetes CNI with Kube-OVN
• 오픈 소스를 이용한 사설 LTE 및 5G 네트워크 소개
• MicroK8s 웹사이트: https://microk8s.io/
• Charmed Kubernetes 웹사이트:  https://ubuntu.com/kubernetes/charmed-k8s