개봉부터 56Gbps까지: ZimaBoard 2로 홈 서버 슈퍼컴퓨터를 만드는 5단계 계획

소개

이 블로그 게시물은 Zima에서 발행했으며, 일본의 기술 콘텐츠 크리에이터 Zero가 그의 유튜브 채널에서 탐구해온  단일 보드 서버 와 홈 랩 실험을 바탕으로 합니다. Zima는 Zero의 열정, 창의성, 그리고 ZimaBoard 2를 기존 사용 사례를 훨씬 뛰어넘어 활용하려는 의지에 깊이 감사드립니다. 다음 내용은 그의 영상 대본을 편집하여 홈 서버 구축, 네트워킹 하드웨어, 그리고  DIY 슈퍼컴퓨팅에 관심 있는 독자들을 위해 재구성한 것입니다. 모든 기술 데이터, 단계, 발견 사항은 원본 콘텐츠에서 그대로 보존했습니다.

 집에서 슈퍼컴퓨터를 구축하려면 무엇이 필요할까요? 대부분 사람들에게는 엔터프라이즈급 랙, 전용 서버실, 그리고 데이터 센터에 어울리는 예산이 필요합니다. 하지만 Zero는 다른 아이디어를 가졌습니다 — 다섯 대의 컴팩트한 단일 보드 서버가 책상 위에 놓여 있고, 56Gbps InfiniBand 스위치가 이들을 모두 연결해  통합 컴퓨팅 클러스터를 만드는 방식입니다.

이것은 그 여정의 1부 입니다: 개봉기, 하드웨어 선택, 조립, 그리고 다섯 노드 모두의 첫 성공적인 부팅. 아직 결과는 없지만 — 기반은 탁월합니다.

ZimaBoard 2란 무엇이며, 이 빌드에서 왜 중요한가?

클러스터 설정에 들어가기 전에, Zero가 왜  ZimaBoard 2 를 이 실험의 기반으로 선택했는지 이해하는 것이 중요합니다.

ZimaBoard 2는 단일 보드 서버(SBS)로, 더 익숙한 단일 보드 컴퓨터 (SBC)인 라즈베리 파이와는 구분되는 카테고리입니다. 두 기기 모두 작고 저전력이지만, SBS라는 명칭은 다른 설계 철학을 의미합니다: 이 장치들은 단순한 취미용 컴퓨터가 아니라 서버로서 작동하도록 만들어졌습니다. ZimaBoard 2는 IceWhale Technology에서 개발했으며  ZimaOS, TrueNAS, Proxmox, Debian, pfSense 등 다양한 운영체제를 실행할 수 있습니다.

ZimaBoard 2가 시장의 대부분 미니 컴퓨터와 차별화되는 점 — 그리고 이 홈 서버 실험의 중심이 된 이유 — 는 바로 네이티브 PCIe 3.0 ×4 슬롯입니다. Zero가 설명하길:

대부분의 소형 컴퓨터에는 PCIe 슬롯이 없습니다. 하지만 ZimaBoard는 기본적으로 하나를 갖추고 있습니다. 이것이 이 실험을 가능하게 하는 이유입니다.

이 슬롯은 10G NIC, NVMe 어댑터, GPU, 그리고 이 프로젝트에 매우 중요한 고속 InfiniBand 네트워크 카드를 설치할 수 있게 합니다.  듀얼 2.5G 이더넷 내장과 결합하여, ZimaBoard 2는 이 가격대에서 진정으로 드문 확장성을 제공합니다.
이 빌드와 관련된 추가 사양:

• 네이티브 SATA 지원 2.5" HDD/SSD용 (어댑터 없이 사용 가능)
• 저전력 소비 — 24시간 365일 홈 서버 운영에 이상적
• 무소음, 팬리스 친화적 디자인
• 적절한 장착 솔루션으로 표준 랙에 들어가는 소형 폼팩터

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비전: 5대의 홈 서버 노드를 이용한 DIY 슈퍼컴퓨터

Zero의 개념은 이론적으로는 간단하고 실제로는 야심찹니다: 다섯 대의 ZimaBoard 2 유닛을 고속 네트워킹으로 연결하여 이들의 결합된 컴퓨팅 자원을 하나의 통합 시스템으로 취급하는 것 — 고전적인 고성능 컴퓨팅 (HPC) 클러스터 아키텍처입니다.

이것은 새로운 아이디어가 아닙니다. 슈퍼컴퓨터는 오랫동안 여러 작은 노드를 연결해 구축해왔습니다. 여기서 새로움은 가격대와 폼팩터입니다. Zero는 이전에 네 대의 Lichee RV Nano 컴퓨터를 사용한 유사한 실험을 시도했지만, ZimaBoard 2가 성공 확률이 더 높다고 결론지었습니다:

"더 신중히 생각해보니, 이 방법이 훨씬 더 잘 작동할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 사양이 더 높고 PCIe 슬롯도 이미 있습니다. 이전에 사용했던 작은 컴퓨터들보다 성공 확률이 더 높습니다."

ZimaBoard 2의 제조사인 IceWhale Technology가 하드웨어를 후원하기로 동의하여 다섯 대의 완제품과 액세서리 키트를 제공했습니다. Zero는 금전 거래가 없었음을 분명히 하며, 이 실험 목적을 위한 제품 제공 계약이었다고 밝혔습니다.

하드웨어 개요: 이 빌드에 사용된 모든 것

1. 다섯 대의 ZimaBoard 2 유닛

각 유닛은 동일한 사양과 동일한 포장으로 도착했습니다. Zero는 보드 자체가 조립된 유닛의 상단 부분에 불과하며, 하단 섹션은 하드 드라이브 랙과 장착 섀시라고 언급합니다. 각 키트에는 다음이 포함되어 있습니다:

• ZimaBoard 2 보드
• PCIe 연장 케이블
• 나사 키트 및 PCIe 브래킷
• 하드 드라이브 랙

모든 다섯 대의 조립이 완료되었습니다. 각 유닛에 하드 드라이브가 하나씩 설치되었는데, 저장 용도가 아니라 PCIe 브래킷이 올바르게 장착되기 위해 ZimaBoard 2 케이스에 드라이브가 필요하기 때문입니다.

2. Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand 카드 (×5)

여기서 빌드는 확실히 전문 영역으로 나아갑니다. Zero는 Mellanox ConnectX-3 Pro FDR InfiniBand 카드 — PCIe 네트워크 어댑터로서 다음 기능을 갖춘 제품을 선택했습니다:

• 최대 40GbE (40 기가비트 이더넷) 표준 이더넷 프로토콜을 통해
• FDR InfiniBand (Fourteen Data Rate) 프로토콜을 사용해 최대 56Gbps 지원합니다

이 카드는 QSFP+ 포트 (Quad Small Form-factor Pluggable Plus)를 사용합니다 — 일반적으로 데이터 센터와 기업 서버 환경에서만 볼 수 있는 커넥터 유형입니다.

ConnectX-3 Pro의 핵심 기능은 RDMA (원격 직접 메모리 접근) 지원으로, CPU 부담 없이 시스템 간 데이터 전송이 가능합니다. Zero는 이렇게 설명합니다:

"이 카드는 CPU에 부하를 주지 않고 데이터 통신을 처리할 수 있다고 합니다. 그래서 비범한 속도의 데이터 교환이 가능하다고 하네요."

실질적인 한계: ZimaBoard 2의 PCIe 슬롯은 ×4이고, ConnectX-3 Pro는 본래 ×8 카드입니다. 이 때문에 카드가 슬롯에서 약간 돌출되고 최대 처리량은 약 32Gbps 로 제한됩니다 — 그래도 10GbE 연결 속도의 세 배 이상이며 이 실험에는 충분합니다.

"32Gbps에서도 10G LAN보다 빠릅니다. 그리고 앞으로 프로젝트에도 쓸 수 있는 카드라 — 투자로 생각하고 있습니다."

3. 맞춤 제작 56Gbps QSFP+ DAC 케이블 (×5)

0.5m 길이의 표준 QSFP+ 케이블은 소비자 시장에서 구하기 어렵거나 가격이 매우 비쌉니다. Zero의 해결책: 맞춤 제작입니다.
이 케이블들은 DAC (Direct Attach Copper) 케이블 — 광 트랜시버 없이 QSFP+ 포트 간에 고속 신호를 전달하는 수동 구리 케이블입니다. 1미터 이하 거리에서는 구리 DAC 케이블이 비용 효율적이며 56Gbps 처리량을 완벽히 지원합니다.
각 케이블은 배송 전에 56Gbps에서 테스트 및 검증되었습니다. Zero는 심지어 맞춤 로고도 새겨 넣었는데 — 이 정도 규모 프로젝트에선 작지만 만족스러운 디테일입니다.

"원하시는 분이 있으면 댓글로 알려주세요. 제조를 주선할 수도 있을 것 같은데 — 실제로 누가 원하는지는 잘 모르겠습니다."

4. Mellanox SX6036 InfiniBand 스위치

다섯 개의 노드를 클러스터로 연결하려면 단순한 포인트 투 포인트 케이블 이상이 필요합니다. 모든 노드가 동시에 통신할 수 있도록 스위치가 필요합니다 — 네트워크 허브와 같은 역할이지만 InfiniBand용입니다.
제로는 Mellanox SX6036을 선택했으며, 이는 36포트 QSFP+ InfiniBand 스위치 로 엔터프라이즈 및 HPC 환경을 위해 설계되었습니다. 주요 사양:

• 36개의 QSFP+ 포트 — 다섯 노드에 충분하며 확장 여유도 있음
• 모든 포트에서 56Gbps FDR InfiniBand 완전 지원
• 자체 구성 인터페이스가 있는 관리형 스위치

SX6036은 랙 마운트형 장비로, ZimaBoard 2 노드들과 비교해 눈에 띄게 큽니다. 제로는 그 차이를 인정합니다:

"크기가 큽니다. 보통 책상 위에 두는 물건은 아니죠. 하지만 서버급 장비이니 당연한 일입니다."

네트워크 경로의 모든 구성 요소 — 카드, 케이블, 스위치 — 는 56Gbps를 지원하여 인터커넥트 계층에서 병목 현상이 발생하지 않도록 보장합니다. 실제 한계는 ZimaBoard 2의 PCIe ×4 인터페이스로, 노드당 약 32Gbps입니다.

5. 엔터프라이즈 LAN 스위치 (48포트)

관리 트래픽과 InfiniBand 데이터 트래픽을 분리하기 위해, 제로는 표준 이더넷 연결을 위한 48포트 엔터프라이즈 LAN 스위치 도 배치했습니다. 각 ZimaBoard 2는 내장된 2.5G 이더넷 포트를 통해 이 스위치에 연결되어 인터넷 접속과 표준 네트워크 관리를 제공합니다 — InfiniBand 클러스터 네트워크와 완전히 독립적입니다.

조립 및 첫 부팅: 무슨 일이 있었나

모든 하드웨어가 조립되고 케이블이 연결된 후, 제로가 시스템 전원을 켰습니다. 순서는 다음과 같습니다:

1. Mellanox SX6036 스위치 전원 켜짐 — 고속 냉각 팬 때문에 즉시 큰 소음 발생
2. 다섯 대의 ZimaBoard 2 모두 전원 켜짐 — PCIe 슬롯에 불이 들어와 카드 인식 표시
3. LAN 스위치가 상위 인터넷 소스에 연결됨
4. 네트워크 스캔 완료 — 다섯 대의 ZimaBoard 2 유닛이 모두 네트워크에 나타났습니다

"카드들이 나타나고 있습니다. 하나, 둘, 셋, 넷 — 그리고 지난번 AI 유닛인 Chappy도 있습니다. 총 다섯 대 모두 작동 중입니다."

제로는 태블릿을 통해 한 대에 로그인하여 ZimaOS 환영 화면 과 성공적인 부팅을 확인했습니다. 네트워크 인터페이스를 확인한 결과 Mellanox 카드가 하드웨어 수준에서 인식되었으나(“Mellanox Technologies” 아래에 표시됨), 드라이버는 로드되지 않았습니다 — 이는 예상된 동작으로, 기본적으로 ZimaOS에는 InfiniBand 드라이버가 포함되어 있지 않습니다 .

"PCIe 카드들이 작동 중이며 전원이 공급되고 있습니다. 하지만 OS에 Mellanox 드라이버가 내장되어 있지 않아 아직 로드할 수 없습니다. 이 부분은 다음 영상에서 클러스터 연결을 실제로 시도할 때 다룰 예정입니다."

다음 단계

이것이 1부였습니다: 하드웨어 구매, 조립, 기본 부팅 확인. 앞으로의 작업은 다음과 같습니다:

• 모든 다섯 개 ZimaBoard 2 노드에 InfiniBand 드라이버 설치 
• Mellanox SX6036 스위치 구성 (별도의 설정 과정이 필요합니다)
• 모든 장비를 서버 랙에 장착 — Zero는 이미 3D 프린트 가능한 브래킷을 설계했지만 아직 출력하지는 않았습니다
• 실제 클러스터 벤치마크 실행 — 결합된 컴퓨팅 성능을 측정하기 위해
• 실제 작업 부하 테스트 — 커뮤니티가 댓글로 실험을 제안할 수 있습니다

Zero는 빌드의 경제성에 대해서도 솔직합니다:

"ZimaBoard 2 자체는 매우 비싸지 않습니다. 확장성과 빌드 품질을 고려하면 가격이 합리적입니다. 장난감으로는 조금 비싸지만, 실험용으로는 적당한 가격입니다."

왜 ZimaBoard 2가 홈 서버 클러스터의 올바른 기반인지

이 프로젝트는 ZimaBoard 2의 설계 철학에 대해 중요한 점을 보여줍니다. 대부분의 미니 컴퓨터 — 심지어 성능 좋은 것들도 —는 폐쇄형 시스템입니다. 독립형 홈 서버 노드로는 잘 작동하지만, 하드웨어 수준에서 의미 있게 확장하거나 상호 연결할 수 없습니다.
ZimaBoard 2가 그 한계를 깹니다. 네이티브 PCIe 슬롯은 마케팅용 기능이 아니라 진정한 확장성을 가능하게 하는 아키텍처적 결정입니다: 10G NIC, NVMe 저장장치, GPU 가속, 그리고 이 프로젝트가 보여주듯 엔터프라이즈급 InfiniBand 인터커넥트까지 가능합니다.
Plex, Pi-hole, Proxmox를 운영하든, 소규모 데이터 센터에 필적하는 홈 서버 클러스터를 구축하든, ZimaBoard 2는 당신의 야망과 함께 성장하도록 설계되었습니다. 작고, 해킹 가능하며, Zero가 말했듯이 — "장난감처럼 보이지만 괴물처럼 작동합니다."

Zero의 DIY 슈퍼컴퓨터 여정을 따라가세요

Zero의 홈 슈퍼컴퓨터 프로젝트는 ZimaBoard 2를 중심으로 한 가장 기술적으로 야심 찬 DIY 홈 서버 구축 중 하나입니다. 1부만 해도 하드웨어 스택에는 다섯 개의 ZimaBoard 2 노드, 다섯 개의 Mellanox ConnectX-3 Pro InfiniBand 카드, 다섯 개의 맞춤형 56Gbps DAC 케이블, 36포트 Mellanox SX6036 스위치, 그리고 48포트 엔터프라이즈 LAN 스위치가 포함되어 있습니다.
모든 것이 부팅되었습니다. 모든 것이 인식되었습니다. 기반이 탄탄합니다.
저희 Zima는 이 실험을 지원하게 되어 자랑스럽게 생각하며, Zero가  완전 가동 클러스터를 향해 나아가는 과정을 공유할 날을 기대하고 있습니다. Zero의 채널을 구독하여 여정을 따라가고, Zima 블로그에서 추가 소식을 확인하세요.