메인프레임

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IBM z16

1. 개요2. 명칭의 유래3. 역사4. 특징5. vs 유닉스 시스템6. 기타

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1. 개요

메인프레임(mainframe)은 대용량의 메모리와 고속도의 처리 속도를 가졌으며 멀티유저 및 대규모 서버 인프라 구축용으로 사용되는 2m 정도의 초대형 컴퓨터이다. 주로 인구 조사, 공업/소비자 통계, 기업의 ERP, 금융 서비스, 데이터센터, 클라우드 컴퓨팅, 군사 서버 같은 중요하고, 막대한 처리량을 필요로 하며, 다수의 사용자가 동시에 작업할 수 있어야 하는 환경에 쓰인다.

원래 메인프레임 회사가 여럿 있었지만 다양한 서버 컴퓨터 장르가 탄생하고 기존 메인프레임 기업들이 사업을 접으면서 메인프레임은 곧 IBM의 제품군이 되었다. 메인프레임을 구입했다고 하면 IBM에서 구매했다고 이해하면 된다.

2. 명칭의 유래

초창기 컴퓨터(UNIVAC I 등)는 커다란 캐비닛형 프레임 안에 수많은 CPU 모듈과 마그네틱 메모리 코어를 짜넣고 이를 전선으로 연결한 구성을 갖고 있었다. 이렇게 컴퓨터의 핵심 모듈이 들어있는 프레임을 서브 프레임이나 터미널 등과 상대되는 명칭으로 '메인프레임'이라 불렀는데, 이것이 컴퓨터 자체를 지칭하는 용어가 되면서 오늘날의 '메인프레임'이란 용어로 이어진다.

즉 메인프레임 자체는 사실 컴퓨터의 껍질에 불과하지만, 그 안에 들어있는 중요 부품들을 대표하는 용어로 뜻이 변했다. 오늘날 개인용 컴퓨터에서도 컴퓨터의 껍질인 케이스를 '본체'라 부르는 것과 마찬가지인 셈이다.

특히 미니컴퓨터, 마이크로컴퓨터 등 상대적으로 소형인 컴퓨터들이 등장함에 따라 메인프레임은 그보다 상위의 컴퓨터, 즉 고성능 대용량 컴퓨터를 지칭하는 단어가 되었으며 오늘날에도 '메인프레임급' 컴퓨터는 개인용 컴퓨터나 네트워크 서버급 컴퓨터보다 우월한 성능과 처리 용량을 갖는 것들이다.

3. 역사

흔히 '대형 컴퓨터'라고 불리는 UNIVAC I같은 초창기의 상용 컴퓨터의 직접적인 후손이다. 1964년 IBM이 출시한 System/360이 현대적인 메인프레임의 시초이며, 지금도 IBM이 최강급으로 군림하고 있는 분야다. 전성기에는 메인프레임 기업 2~8위의 모든 업체 매출액을 합한 것보다 IBM 한 회사의 매출액이 더 컸다. 그래서 이런 상황을 두고 과거에는 백설공주와 일곱 난쟁이를 풍자해 IBM과 일곱 난쟁이(The IBM and Seven Dwarfs)이라 불렀다. 여기서 일곱 난장이란 Burroughs, UNIVAC, NCR, Control Data, 하니웰, 제너럴 일렉트릭과 RCA를 뜻한다. 여기서 제너럴 일렉트릭과 RCA가 각각 1970년, 1971년 메인프레임 사업을 중단하면서 BUNCH라 불리기도 했으며, Digital Equipment Corporation이 떠오르면서 DeBUNCH라 부르기도 했다. 여기서 지금은 IBM만 살아남았다.

4. 특징

보통 하드웨어와 소프트웨어를 같이 판다. 윈도우즈나 매킨토시같은 PC용 시스템과 달리, 보안을 위해 대부분의 기술 사항은 영업 비밀로 다루어진다. 애초에 기술 사양 자체가 기밀이라 뚫기가 매우 어렵다.

신뢰성을 보장하므로 판매 업체에서 지속적으로 유지 보수 작업을 해준다. 한번 들여놓으면 수십 년씩 운용할 수 있고, 이 특징 덕분에 1960~1970년대에 코볼로 짠 프로그램이 21세기에도 현역으로 돌아가는 진풍경이 펼쳐질 수 있는 것이다. 이 때문에 2000년에 Y2K 문제로 난리친 원인이 되기도 하였다. 특히 성능 때문에 안정성을 포기하는 모험을 할 수 없는 금융권이 유난히 심하다. 대한민국에서도 망한 은행이 수십 년 전 도입했던 구닥다리 메인프레임이 현역으로 굴러간다는 이야기가 있을 정도. 워낙 비싼데다 철저한 관리로 충분히 그럴 수 있다. 의외로 옛날 전자 부품들의 수명이 더 좋다. 공정이 미세하지 않아서 그렇다는 말이 있다.[1]

메인프레임은 구조가 기밀인 부분이 많고 복잡해 제조사의 유지 보수가 필수적이다. 이 분야를 대표하는 IBM의 돈줄이 이러한 유지 보수로 발생하는 것이다. 상업용 컴퓨팅은 분야를 막론하고 유지 보수가 중요하고 비용도 많이 투입된다.

5. vs 유닉스 시스템

x86의 발전으로 세계적으로는 x86 서버가 메인프레임을 잠식하고 있다. 현재 돌아가는 서버의 90% 이상이 x86 기반이라고 한다. 다만, 특수한 분야에선 여전히 메인프레임은 중용되고 있으며, 국제적으로 볼 때 메인프레임의 중요도가 떨어졌다고 단정하긴 힘들다. # 즉, 하술될 대한민국의 금융권 내 동향은 말 그대로 대한민국 한정 이슈인 것이다.

그러나 2000년대 이후에는 기기 자체의 값이 워낙 비싸다. 보통 은행에서 사용하는 메인프레임의 도입 비용은 기본적으로 수천억 원을 상회한다. 규모에 따라 조 단위로 올라가기도 한다. 여기에 유지 보수 비용이 더욱 많이 드는 지경이라, 한국에서는 금융권에서조차 기기 수명을 다 한 메인프레임 장비 교체를 망설이는 현실이다. 그 거대한 규모에서 오는 부담도 큰데, 건물이 메인프레임 무게를 견디게 하는 것도 중요하다. 과거 제일은행 직원에 의하면 1990년대 중반 공평동 본사에 있던 메인프레임의 경우 본사 지하같은 곳이 아니라 꽤 높은 곳에 있었는데, 그 열기도 엄청나서 항상 에어컨을 틀었을 뿐더러[2] 본점 건설 당시에도 메인프레임 무게를 고려하여 하중을 굉장히 높게 잡고 지었다고 하며, 실제로도 데이터 센터의 권고 설계 하중은 설계 하중이 높기로 유명한 도서관과 서점[3]의 최소 2배에 달하며 전체를 1.2 m 높이의 물로 채워도 견딜 수 있다. 다시 말하지만 최소 조건이 이를 만족해야 한다는 것이다. 이미 그 엄청난 유지 비용 때문에 우체국, 부산은행을 비롯한 몇몇 금융 기관들은 차세대 전산 시스템 도입을 진행하면서 메인프레임 시스템을 버리고 유닉스 시스템으로 갈아타기도 했다.

우리은행은 2015년에 IBM의 메인프레임을 유닉스로 바꾸기로 결정했다.[4] 국민은행은 2017년에 2020년까지 IBM의 메인프레임을 유닉스로 바꾸기로 결정했다.[5] [6] 2017년 한국 금융권에서는 유닉스 시스템 돌풍이 불고 있다고 해도 과언이 아니었다[7]. 심지어 카카오뱅크는 리눅스를 사용한다. 현재 IBM의 메인프레임이 주전산기로 남은 은행은 SC제일은행과 우리은행 뿐이었으나, 2018년 5월 우리은행이 x86 시스템으로 옮기다가 생긴 일들이 심각했어서 그런지, 국민은행은 차세대 주 전산시스템으로 메인프레임을 도입하기로 결정했지만. # 2021년에 국민은행도 유닉스와 x86으로 전환 계획을 세워서 대형은행들 대부분은 메인프레임들을 교체할 것으로 보였으나, 결국 2025년까지 메인프레임 유지 보수 계약을 연장했다.

윗 문단들에서 메인프레임에서 유닉스 시스템으로의 이행을 비용 문제로만 치부하고 있는데, 도입 비용은 유닉스 시스템이 훨씬 저렴할지 몰라도 장기적인 유지관리 비용은 메인프레임이 저렴할 수 있다는 연구 보고가 많다. 위에서 언급된 우체국 사례로만 보더라도, 메인프레임 시기에는 3코어[8]만으로도 우체국의 금융과 우정 업무 모두를 처리할 수 있었으나, 유닉스 시스템으로 이행한 후엔 최초 도입한 6기로는 업무 병목이 생겨 3기를 추가 도입했다[9]. 결국 도입 목표 비용은 초기보다 50%를 초과했고, 유지 보수 비용도 메인프레임과 비슷하게 되었다. 장기적으론 주전산기의 물리적 규모가 메인프레임보다 훨씬 커졌기 때문에 하드웨어 유지 보수 비용이 메인프레임보다 클 수밖에 없을 것으로 예상되고 있다. 이 문제는 2017년 우정사업본부에 대한 과학기술정보통신부 국정감사에서 드러난 문제이다.

그리고 도입 비용도 유닉스 시스템이 일방적으로 저렴하지도 않다. 메인프레임과 유닉스 시스템 중에 저울질 했던 우리은행이 받은 견적은 IBM 메인프레임이 3,000억원, 유닉스 시스템도 똑같이 3,000억원이었다. 하지만 실제 도입 과정에서 유닉스 시스템을 구축하는 데 1,000명이 넘는 인력이 동원되며 인건비로 인해 도입 비용이 3,000억원보다 상회하게 되었다. 그러고도 시스템이 완전히 구축되지 않아 2018년 5월[10]에 이어 6월에도 간헐적인 전산 장애와 보안 문제 출처를 겪었다. 만일 메인프레임을 선택했으면 200명의 인력으로 구축이 가능했을 것이다.

한국은행이 유닉스 시스템으로 전환한다는 것도 주전산기 이외의 시스템을 유닉스 시스템으로 개편한다는 것이지, 주전산기는 여전히 메인프레임을 사용한다[11]. 일각에선 메인프레임이 차세대 금융 플렛폼과 맞지 않는다는 주장을 펼치는데, 주전산기는 그런 플랫폼을 받쳐주는 역할이나 하기 위해 있는 것이 아니다. 금융권의 주전산기는 금융의 가장 본질적 기능, 은행 원장과 그 기록을 관리하는 부분이다. 클라우드 금융이나 스마트 금융의 기능은 어차피 주전산기의 영역이 아닌 것이다.[12] 그리고 굳이 신기능이 메인프레임 단위에서 필요하다면, 그것과 관련된 솔루션 역시 소프트웨어적으로 제공되고 있기에 대응이 가능하다.[13]

다만, x86 프로세서의 성능이 급속히 발전하며 메인프레임의 수요가 감소한 것은 사실이긴 하다. 실제로 2010년대 들어 x86 프로세서의 성능은 실제로 장족의 발전을 이뤘는데, 대한민국에서 가장 실시간 이용자 수가 많은 사이트인 디씨인사이드는 64코어짜리 EPYC CPU 1개만으로도 24시간 안정적 운영이 가능할 정도이다. 90년대는 물론 2000년대 초반까지만 해도 그정도 일일 트래픽을 처리하려면 물리적인 서버가 수십대가 필요해서 그럴 바엔 중규모 메인프레임을 쓰니마니 하는 논의가 오갔을 것이다. 즉, 2020년대 들어 일반적인 기업 시장에서 꽤나 큰 규모인 서버 수준에선 더 이상 메인프레임급의 컴퓨팅 파워가 전혀 필요가 없게 된 것이다.

이에 따라, 메인프레임도 변화에 대응하고 있다. 2010년대 이후 중소 규모의 메인프레임이 등장하여 도입 부담이 크게 줄어들었고, 메인프레임을 위한 리눅스 플랫폼도 등장했다. 특히, IBM의 2015년 출시된 LinuxOne 플랫폼은 사용 가능한 애플리케이션을 확대하여 메인프레임의 활용도를 극대화하는 데 성공했다. LinuxOne 플랫폼 중 최상위 단위인 '리눅스원 엠페러'는 메인프레임 내에 리눅스 가상 서버 8천개를 실시간으로 운영할 수 있을 정도의 성능과 확장성을 보여준다. 이 IBM의 LinuxOne 플랫폼은 메인프레임만의 고도의 안정성, 무지막지한 I/O 성능을 앞세우는 최고의 하이엔드 리눅스 시스템이라 할만하다. 이런 LinuxOne 플랫폼의 도입 비용은 최고 트림의 유닉스 시스템 대비 저렴하며 동일한 성능을 제공하는 x86 서버군과 비슷한 도입 비용을 갖기에 경제성도 충분하다. 실제 하드웨어 구매 비용 부분도 꽤나 떨어져서 이제 8천만원만 있으면 IBM zEnterprise z114 를 구매할 수 있다. 여기에는 z/OS까지 포함되어있으며 필요한 경우 주 운영체제를 native Linux 로 돌리거나 LinuxOne 가상화를 통해 리눅스를 쓸 수 있는 것도 포함된다.

한편, 2020년대 중반 AI가 산업의 화두가 되면서 메인프레임에 대한 관심 역시 모아지고 있다. 실제로 AI 관련 수요가 급증하자 IBM의 메인프레임 매출도 증가했다. # IBM도 마케팅 포인트를 바꿔서 과거엔 메인프레임=연산능력으로만 앵무새처럼 판촉했지만 현재는 메인프레임에 특화된 AI플랫폼을 개발, 제공하고 있다. 실제로 텔럼 코프로세서같이 AI 처리에 필요한 거대규모 데이터를 지연 없이 IO단위에서 입출력할 수 있는 특화 하드웨어도 개발 중이다. 그리고 여전히 AI 처리에서 우월한 연산성능을 메인프레임의 고유 특징으로 인해 x86기반의 프로세서를 사용하는 것보다 비용이 효율적이라고 한다. 실제로 관련 소프트웨어들은 유지보수 비용을 코어 단위로 책정하고, 전력 소모 역시 코어 수에 비례하기 때문에 이 점이 주목을 받는 것이다[14]. 즉, 미국에서도 AI 장비의 전력 수급 문제가 대두되면서, 효율성 역시 세일즈 포인트가 되고 있다.

2021년 금융 위원회 자료에 따르면, 코로나 19 사태로 비대면 거래가 급증하자 은행들이 기존에 보유한 유닉스 기반의 주전산기로는 폭증하는 센터컷[15]을 감당할 수 없어 IBM의 메인프레임 클라우드 컴퓨팅 서비스를 일시적으로 이용하고 있다고 한다.

6. 기타

이걸로 게임도 했다. 메인프레임 게임 참조.

[1] 동작 중인 회로에 계속 전자가 흐르면서 전선에 일렉트로 마이그레이션으로 인한 미세한 열화 현상이 발생하는데 최신 CPU 같은 미세공정은 워낙 회로가 가늘다 보니 이것이 누적되면서 단락이 생긴다. 높은 전압과 열이 가해지면 이 현상이 가속된다. 하지만 옛날 공정은 선로 자체가 굵어서 수십년을 굴려도 이런 문제에서 자유로운 편. 최첨단 기술이 사용되는 오퍼튜니티도 16MHz로 작동하는 구닥다리 CPU RAD6000을 사용한다. 우주에서 발생하는 전자파와 방사능에서 견디기 위해서는 공정이 미세화되지 않은 옛날 물건이 더 유리하기 때문이다. [2] 이건 IDC도 마찬가지. 24시간 365일 22도 유지가 권장되며 정부도 공공기관 온도 조절 시행규칙에서 IDC 만큼은 예외로 두고 있다. [3] 책은 의외로 부피 대비 굉장히 무거운 물건 중 하나이다. [4] 'IBM 메인프레임' 퇴출… 우리은행, 2기 차세대 '다운사이징' 으로 가닥 2015.07.19 # [5] 2,500억원 규모 국민은행 차세대 '시동'…굿바이 'IBM 메인프레임' 2017.02.13 # [6] 2020년, IBM 메인프레임 한국 금융 시장서 사라진다 2016.03.07 # [7] 다만 이는 세계적인 추세는 절대 아님을 유념하자. 세계 글로벌 금융기업 상위 50개 중 메인프레임을 사용하는 곳은 49개이다. 실제 한국에 들어와 있는 외국계 금융기업의 지점, 영업소들은 메인프레임망을 카피한 망을 그대로 사용하고 있다. [8] 보통 국내 은행이 1~4코어 정도를 사용했었다. 1코어 당 유지 보수 비용은 30억원 가량 된다. [9] 우체국이 메인프레임을 도입했던 연도를 생각해보면, 메인프레임의 센터 코어의 처리 능력이 얼마나 우수한지 짐작해 볼 수 있다. [10] 5월 문제는 심각했으며, 큰 건이 두 번 일어났다. 5월 초에 장애가 일어난 날이 하필이면, 국방부의 급여 지급일, 대외 대금 지급일과 겹쳐버렸다. 군인, 군무원의 급여가 지연 지급되었고, 군 기관에서 외부 기업에 지급해야 할 대금도 지연 지급되었다. 5월 말일인 31일에도 전산 장애가 일어났는데, 이 날도 하필 말일이라 기업체간 대금 결제가 몰리는 날이어서, 대금 결제 건으로 피해를 본 기업이 많았다. 5월 초에 발생한 것에 대해선 우리은행이 공식 사과했으나, 5월 말일의 건은 '통상적인 전산 장애'라는 식으로 애둘러 빈축을 사기도 했다. [11] 한국은행은 막강한 자금력으로 말단 단위까지 메인프레임의 단말기를 물려서 전산망을 돌렸었다. [12] 이러한 기능은 API의 형태로 메인프레임과 유닉스 서버가 서로 협력하게 하는것이 이상적일것이고, 주전산기는 여전히 메인프레임을 사용한다라는 표현에서 실제로도 그러한 방식으로 동작한다는것을 유추할수있다. [13] z/OS 에도 HTTP서버, JavaScript 서버, FTP서버는 존재한다. 정말 필요하다면 프론트엔드 서비스마저도 메인프레임으로 충분히 할 수 있단 이야기. 심지어 서버데몬은 nginX 도 제공하고 docker 도 제공한다.2000년대 정적웹을 넘어서서 실시간 상호작용을 요하는 React, Vue.JS 등을 다 끼얹은 웹도 까다로운 z/OS의 밑준비만 끝내면 일반 프론트엔드 개발하듯이 하면 된다. [14] 실제 운용 결과에 따르면 파워10 120코어가 제온8380H 224코어보다 처리 속도가 훨씬 빨랐으며, 파워10에 x86환경을 가상화 구현해도 제온보다 처리 속도가 빨랐다. 그럼에도 소프트웨어 비용, 유지 보수 비용은 파워가 제온 시스템보다 절반 가량이었다. [15] 계좌/은행 간 이체 작업의 정산 작업. 소비자가 보는 계좌 이체 작업은 실시간으로 이뤄지는 것처럼 보이지만 원장을 주고받는 정산 행위는 특정 주기 별로 나누어 한꺼번에 모아 처리한다. 즉, 센터컷은 이체 작업에 대한 원장을 정산 처리하는 작업이다. 통상적인 시기 1금융권 금융 기관은 매일 3~5천만건 이상의 센터컷을 처리하는 것으로 알려져 있다.