퇴역한 휴대폰으로 만드는 저탄소 컴퓨팅 플랫폼

 (research.google)
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  • 사용되지 않는 스마트폰의 메인보드를 클러스터로 묶어 범용 클라우드 컴퓨팅에 재배치하면, 새 하드웨어 제조를 줄여 컴퓨팅의 탄소 발자국을 낮출 수 있음
  • 컴퓨팅 탄소 배출은 사용 중 전력에서 나오는 운영 탄소와 하드웨어 제조 과정의 내재 탄소로 나뉘며, 제조 발자국은 더 복잡한 과제임
  • 최신 스마트폰의 단일 스레드 성능 코어는 현대 멀티코어 서버의 코어 성능과 비슷하거나 더 높지만, 메모리와 코어 수가 작아 적합한 애플리케이션 선별이 필요함
  • UC San Diego는 Google 지원으로 Pixel 스마트폰 2,000대 기반 데이터센터를 계획하며, 20대 규모 초기 실험에서 75명 이상 수업의 피크 제출률과 AWS 기본 백엔드보다 낮은 채점 지연을 지원함
  • 이 배포는 50대 서버 상당의 컴퓨팅을 낮은 비용으로 제공하고, 지속 사용 환경에서 소비자급 하드웨어의 신뢰성을 검증하는 대규모 시험대가 됨

컴퓨팅 탄소 발자국과 스마트폰 재사용

  • 컴퓨팅의 탄소 발자국은 지속가능성의 핵심 과제이며, 사용 중 에너지 소비에서 발생하는 운영 탄소와 하드웨어 제조와 관련된 내재 탄소가 주요 원천임
  • 운영 탄소는 에너지 효율 개선과 청정에너지 사용 같은 방식으로 대응되는 경우가 많지만, 제조 발자국은 더 복잡한 장애물임
  • UC San Diego 연구진은 퇴역 스마트폰의 메인보드를 추출해 클러스터로 모으고 범용 컴퓨팅 플랫폼으로 재배치하는 폰 클러스터 컴퓨팅 경로를 구축 중임
  • Google 지원을 받은 대학 측 계획은 Pixel 스마트폰 2,000대로 데이터센터를 구성해 수백 명의 연구자와 학생에게 저비용·저탄소 클라우드 컴퓨팅을 제공하는 것임
  • 이 방식은 새 하드웨어 제조 필요성과 그에 따른 배출을 줄이는 것을 목표로 함

스마트폰: 중요한 기여 요인

  • 사람들은 평균적으로 휴대폰을 4년마다 교체함
  • 교체는 일반적으로 새 모델이 제공하는 기능을 포함해 새 기기를 원하는 수요에 의해 주도됨
  • 교체된 많은 휴대폰은 핵심 컴퓨팅 기능이 그대로 남아 있으며, 통합 프로세서·가속기·메모리·스토리지를 갖춘 비교적 강력한 컴퓨터임
  • 첫 구매자에게 더 이상 매력적이지 않은 구형 휴대폰도 다시 서비스에 투입되면 추가 원자재 추출 필요를 피할 수 있어 컴퓨팅의 환경 발자국을 직접 줄임
  • 새 전략은 원치 않는 스마트폰을 클라우드 컴퓨팅 애플리케이션에 재배치하는 것임

소비자 기기에서 데이터센터 하드웨어로

  • 최신 스마트폰의 성능 코어 단일 스레드 성능은 현대 멀티코어 서버의 코어 성능과 비슷하거나 더 나음
  • 스마트폰과 서버의 가장 큰 차이는 크기와 용량임
    • 서버는 강력한 멀티스레드 프로세서 코어 수십 개와 매우 큰 메모리 용량을 갖춤
    • 스마트폰은 이기종 프로세서 코어 몇 개와 8~12GB 메모리를 갖춤
  • 핵심 과제는 스마트폰 용량에 맞거나 맞출 수 있는 애플리케이션을 대상으로 삼는 것임
  • 수정하지 않은 소비자용 스마트폰을 데이터센터 환경에 재배치하면 위험하고 비효율적임
    • 디스플레이, 배터리, 섀시, 카메라 같은 주변 하드웨어는 서버 환경에 필요하지 않음
    • 일부 부품, 특히 배터리는 데이터센터 환경에 맞는 등급의 재료가 아님
  • 배포 전에는 핵심 컴퓨팅 기능을 담은 메인보드만 남기고 스마트폰을 처리해야 함
    • 내부 탄소 발자국 평가 기준 메인보드는 내재 탄소의 가장 큰 비중인 약 50%를 차지함
    • 이 작업은 영향이 가장 큰 부품을 대상으로 함

운영체제와 클러스터 오케스트레이션

  • Android 운영체제는 이미 Linux 기반이지만, 모바일 지향 Android 사용자 공간은 범용 Linux 배포판으로 교체되어야 함
  • 운영체제 업데이트는 프로그래밍 가능성을 확보할 뿐 아니라 소비자 기기에는 중요하지만 클라우드 컴퓨팅에는 필요하지 않은 여러 보호 기능을 끔
  • 휴대폰에는 메모리를 많이 쓰는 애플리케이션을 제한하는 low memory killer 데몬이 있음
  • 전통적 서버 성능에 도달하려면 많은 기기에서 작업을 오케스트레이션해야 함
    • SPEC 벤치마크 결과는 스마트폰 25~50대가 현대 서버 1대에 해당함을 나타냄
    • 컨테이너화된 애플리케이션을 Kubernetes로 관리해 이 문제에 대응함
    • 휴대폰은 25~50대 규모의 자체 관리 클러스터로 구성됨

저탄소 클라우드 컴퓨팅 플랫폼 구축

  • 여러 대학에서는 EdTech, 채점, 연구 애플리케이션이 이미 클라우드에서 실행되고 있음
  • 애플리케이션 범위는 Jupyter 노트북 호스팅용 소형 머신부터 병렬 컴퓨팅 수업용 고가 GPU 기반 서버까지 다양함
  • 이러한 애플리케이션의 대다수는 단일 스마트폰이 호스팅할 수 있는 범위 안에 있음
    • 표준 채점 백엔드는 AWS t3.micro 같은 소형 클라우드 인스턴스에서 실행되며, 사양은 2 vCPU와 1GB 메모리임
  • 20대 휴대폰 클러스터에서 병렬 컴퓨팅 채점 작업을 실행한 실험은 일반적인 처리량과 지연 요구를 충족하거나 초과하는 운영 지점을 보임
    • 행렬 곱셈 기반 과제는 CPU 집약적이며 단일 기기에서 약 50초 동안 실행됨
    • 지연 시간 수치에는 클러스터 오케스트레이션이 포함됨
  • UC San Diego 연구진은 Parallel Computation과 Systems Programming 같은 컴퓨터과학 수업을 지원하기 위해 2,000대 휴대폰 컴퓨팅 클러스터를 계획 중임
  • 초기 실험에서 20대 규모 클러스터도 75명 이상 수업의 피크 제출률을 지원할 수 있었고, 채점 지연은 기본 AWS 백엔드보다 낮았음
  • 2,000대 휴대폰 배포는 이러한 수업 100개를 동시에 지원할 수 있음
  • 배포는 통상 비용의 일부로 50대 서버 상당의 컴퓨팅을 제공하는 직접적 이점을 가짐
  • 같은 배포는 스마트폰 기반 컴퓨팅을 대규모로 검증하는 시험대가 됨
    • 특히 지속 사용 환경에서 소비자급 하드웨어의 신뢰성을 조사함
    • 전체 시스템은 2026년 가을 출시될 예정임
  • 소비자 전자제품 관련 탄소 배출 저감 접근 방식은 Consumer Hardware Carbon Reduction Guide에서 더 확인할 수 있음

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 퇴역한 휴대폰이 전자폐기물이 되는 핵심 이유는 독점 펌웨어 블롭과 잠긴 시스템 때문에 사용자가 보안 업데이트로 기기를 유지관리할 수 없기 때문임
    OEM의 지원 기간도 너무 짧아서 지원이 끊긴 뒤에는 기기가 매우 불안전해짐
    오래된 기기를 인터넷에 접근 가능한 네트워크에 연결하면 안 됨
    Google은 7년 지원이라 이 점에서는 잘하지만, Sony는 4년이고 Xiaomi의 비플래그십이나 Samsung의 최저가 모델도 비슷함

    • 휴대폰을 클러스터 노드로 쓰려면 당연히 운영체제를 최신으로 교체해야 함
      그런데 Google이 임의의 오래된 휴대폰 더미를 받아서 그렇게 할 수 있다면, 왜 소비자에게도 같은 선택권을 주지 않는지 의문임
      Google이 한때 판매한 휴대폰에서만 가능하다고 해도 같은 질문이 남고, 다른 제조사에도 적용됨
      말한 것처럼 OEM 지원 종료만으로 휴대폰이 쓸모없어지는 순환은 깨져야 함
      여기에 최종 사용자가 배터리, 화면, 커넥터 등을 교체·수리할 수 있어야 함
      또 이런 오래된 휴대폰 컴퓨팅 노드로 데이터가 어떻게 드나드는지도 불명확함
      USB-C인지도 모르겠고, 글은 그 부분 설명이 좀 부족함
    • OEM이 보안 패치를 중단했다는 이유로 휴대폰을 버리는 사람은 거의 없음
      보통은 휴대폰이 느려졌거나, 배터리가 닳았거나, 더 좋은 카메라를 원해서 바꿈
      게다가 펌웨어 블롭이나 커널 등을 교체할 수 있다고 해서 실제 업데이트가 나오는 것도 아님
      LineageOS에서는 Android 16이 Linux 5.4 이상을 요구해서, 더 오래된 커널을 쓰는 많은 휴대폰이 22.2(Android 15) 에 머물러 있음
      이전에는 2016년의 원조 Pixel 같은 기기도 최신 Android로 올릴 수 있었음
      이건 펌웨어 블롭이나 잠긴 시스템의 문제가 아니라, 커널 소스도 있고 커널 교체도 가능하지만 10년 된 휴대폰 커널을 굳이 올릴 사람이 없는 문제임
      https://lineageos.org/Changelog-30/#legacy-devices
      오래된 기기를 인터넷 접근 가능한 네트워크에 연결해선 안 된다는 건 사용 사례에 따라 다름
      신뢰할 수 있는 작업만 돌리는 NAS나 컴퓨팅 클러스터라면, 커널에 원격 코드 실행 취약점이 있지 않은 한 괜찮을 수 있음
    • 글 자체는 꽤 명확해 보임
      Google이 Google 휴대폰에 집중하는 내용이라 부트로더 잠금 해제는 큰 문제가 아닐 테고, 다른 이유이긴 하지만 커널도 교체해야 한다고 나옴
      이런 클러스터의 가장 큰 걸림돌은 비용일 것 같음
      4년 된 휴대폰이 공짜여도 분해, 테스트, 지원 하드웨어와 소프트웨어 개발이 필요하고, 이 모든 일을 계속 반복해야 함
      Google은 특정 세대 하드웨어로 균일한 클러스터를 만들 만큼 물량이 있을 수 있지만, 휴대폰 세대는 몇 달 단위로 바뀜
      4년 된 하드웨어를 쓰면 부품 기대수명에서도 4년을 잃고 시작하며, 이는 같은 등급끼리 비교했을 때 이야기지 소비자용 하드웨어와 서버급 하드웨어를 비교한 것도 아님
      이렇게 추가 작업이 많으면 줄이려는 탄소 발자국에 어떤 영향을 주는지도 의문임
      차라리 휴대폰을 휴대폰으로 더 오래 쓰게 하는 편이 더 효과적일 수 있음
      연구 프로젝트나 소규모 취미 프로젝트로는 좋지만, 상업적으로 성립시키기는 극도로 어려워 보임
    • 바로 이 점임
      부트로더 잠금을 풀 수 있는 휴대폰도 드물고, 메인라인 커널로 가져갈 수 있는 공개 드라이버는 더 드묾
      글에서는 2023년형 Pixel Fold를 후보 중 하나로 언급하는 듯한데, 깨지기 쉬운 화면이 망가졌을 때는 좋은 기회일 수 있어도 싸게 구할 중고 기기는 아님
      일반 바 형태의 Pixel조차 PostmarketOS 같은 진짜 Android 대체 운영체제 지원이 제한적이고, 더 저렴한 타사 기기는 보통 Mediatek/Exynos SoC를 쓰며 공개 문서나 지원이 전혀 없는 경우가 많음
    • OnePlus 7을 주 기기로 쓰고 있음
      부트로더 잠금 해제가 가능했고 LineageOS가 있어서 아직도 쓸 수 있음
      성능도 괜찮고 내 용도에 충분하며, 은행 앱과 디지털 결제 앱도 모두 동작함
      OEM은 그냥 부트로더 잠금 해제를 허용하면 됨
      판매를 중단한 뒤에라도 잠금 해제를 허용하면 낭비를 크게 줄일 수 있음
      너무 탐욕스러움

  • 이런 일을 가능하게 하려면 부트로더 잠금 해제를 의무화하는 규제가 있으면 좋겠음
    사람들은 수십 년 전부터 소비자용 하드웨어로 클러스터를 만들어 왔고, 2000년대 중반의 PS3 슈퍼컴퓨터를 기억하는 사람도 많을 것임
    개인적으로 CFD 시뮬레이션 같은 배치 작업이 많아서, 휴대폰 묶음에서도 신뢰성 문제 없이 쉽게 돌릴 수 있음
    오래된 하드웨어를 재사용해 두 번째 생명을 주고 싶음
    이미 ETB 같은 곳의 오래된 서버를 돌리는 것도 고려 중이지만, 와트당 처리량은 휴대폰 쪽이 훨씬 나을 가능성이 큼

    • 일부 게임 콘솔은 원가 이하로 팔고 게임 판매에서 이윤을 남겼다는 얘기가 있지 않나 싶음
      그런 기기까지 잠금 해제를 요구하는 게 공정한지는 모르겠음
      그래도 범용 컴퓨팅 기기라면 100% 동의하고, 결국 크게 다르지도 않음
      시장에 나온 지 4년쯤 지나면, 판매 시점이나 지원 종료 여부와 무관하게 모든 기기가 잠금 해제 가능해야 한다는 식도 가능해 보임
      아니면 애초에 나중에 게임으로 회수하려고 경쟁 제품보다 싸게 파는 모델이 바람직한 수익 모델이 아닐 수도 있음
      메모리와 CPU 성능이 일정 수준 이상이고 IP 트래픽을 처리할 수 있는 식의 조건을 만족하면 모두 잠금 해제 가능해야 할지도 모름
      토스터 펌웨어 잠금 해제까지 요구하는 건 우스워 보이니 말임
    • 7년 규칙을 만들면 좋겠음
      하드웨어 업체는 펌웨어, 블롭 등에 필요한 소스 코드를 공개해야 함
      국가 안보 관련 예외를 제외하고, 출시된 모든 상용 소프트웨어도 20년이 지나면 소스 코드를 공개하는 20년 규칙이 있어야 한다고 봄

  • 흥미로운 접근임
    이 그룹이 기기를 다수의 약한 서버, 사실상 Raspberry Pi 클러스터처럼 다루는 방식은 휴대폰 하드웨어를 규모 있게 재사용하는 데 가장 현실적으로 보임
    특히 실제 하드웨어 제조사의 지원이 있다면 더 그렇다
    iPhone이 Android에 비해 훨씬 더 잠겨 있다는 점은 정말 아쉬움
    이론적으로는 UTM[0] 안에서 Linux를 돌릴 수 있지만, EU 밖에서는 Apple이 의도적으로 어렵게 만들고 메모리 제한과 성능 손실도 남아 있음
    우리 그룹의 졸업 프로젝트도 휴대폰 기반 컴퓨팅 클러스터였고, 특히 LLM 추론을 목표로 했음 [1]
    새 운영체제를 설치하는 대신 운영체제별 앱을 따로 만들었음
    기기가 더 오래된 모델이라 Android 휴대폰은 하드웨어가 더 나빴고, iPhone은 소프트웨어 제약이 더 컸음
    [0] https://getutm.app/
    [1] https://github.com/orgs/rmcluster/repositories

    • 많은 데이터센터나 기업이 휴대폰 클러스터 구축에 관심을 가질 것 같지는 않음
      이 프로젝트가 홈랩이나 자가 호스팅 사용자들이 3D 프린터로 만들 수 있는 결과물을 내면 좋겠음
      그쪽이 가장 가능성 높은 최종 사용자로 보임
    • 정말 흥미로운 프로젝트임
      글이나 논문 링크가 있는지 궁금함

  • 가끔 공장이 불타버린 포스트 아포칼립스 세계에서, 사람들이 남아 있는 기술만으로 살아야 하는 이상한 상상을 함
    네트워크도 없고, 외부 태양광 전력이나 발전기만 있고, 로컬 기기만 있는 상황임
    이런 조건에서 어디까지 갈 수 있을지 생각해 보는 게 흥미로움
    이런 주제의 소설, 영화, 비디오 게임 추천이 있는지 궁금함

    • 그런 환상을 즐기는 사람은 많지만, 경고를 하고 싶음
      그런 환상을 품는 이유는 아마 본인이 필요한 기술에 유능하기 때문일 가능성이 큼
      하지만 거기서 그런 재난이 실제로 일어나길 적극적으로 바라게 되는 감정까지는 아주 얇은 선 하나 차이임
      그러면 본인과 본인의 기술이 가치 있어지기 때문임
      이런 자기만족적 상상을 조심해야 함
      총을 모으는 사람은 법과 질서의 붕괴를 은근히 바라고, 시골에서 말과 함께 사는 사람은 자동차 없는 세계의 카우보이를 상상하며, 오래된 차를 만지는 사람은 Mad Max 같은 상황을 떠올림
      이런 시나리오들은 특별히 일어날 가능성이 높지 않지만, 많은 사람이 은근히 현실이 되길 바라기 때문에 상상 속에서 계속 유지됨
    • Pump 6 and Other Stories에 그런 결의 이야기가 몇 개 있음
      예를 들어 휘발유 엔진 대신 압축 스프링이 쓰이고, 발판으로 작동하는 컴퓨터 등이 나옴
      꽤 암울한 이야기도 있어서 일부에게는 불쾌할 수 있음
      https://windupstories.com/books/pump-six-and-other-stories/
      Hugh Howey의 Silo / WOOL도 문자 그대로는 더 가까울 수 있지만, 원하는 분위기와는 조금 다를 수 있음
    • 소설은 아니지만 이걸 흥미롭게 볼 수 있음: https://collapseos.org/why.html
    • 여기 많은 사람에게는 아쉽게도 너무 부드럽게 느껴질 수 있지만, “Monk and Robot”은 매력적임
      전반적으로 솔라펑크 장르, 특히 포스트 아포칼립스 솔라펑크를 찾아보면 좋음
    • 정확히 묘사한 것과 같지는 않지만 https://en.wikipedia.org/wiki/One_Second_After가 분위기는 어느 정도 맞음
      정말 우울하니 주의가 필요하지만, 마음의 준비가 됐다면 읽을 만함

  • 이게 최근에 제3자 AOSP 소스 접근을 반기 릴리스로 제한하고, Pixel 소스 범위를 사실상 GPL로만 크게 줄였으며, 변경 이력도 숨기기 시작한 바로 그 Google에서 나온다는 게 묘함
    게다가 지금 Android에서 개발자 인증과 Play Integrity도 밀고 있음
    농담으로 받아들여야 할지 내부 권력 다툼의 신호로 봐야 할지 모르겠음
    전자라면 Samsung의 “Upcycle”에 맞추려면 아직 더 따라잡아야 하지만, 방향은 맞음

  • 보통 컴퓨터는 거의 아무거나 집어 와서 Linux를 설치하고 한 시간쯤이면 바로 쓸 수 있는데, Android에서 같은 일을 하려면 수많은 절차를 거쳐야 하고 그나마 결과도 들쭉날쭉한 건 말이 안 됨
    휴대폰 제조사들이 휴대폰을 뭔가 특별한 물건인 것처럼 세뇌해 우리를 제대로 착취해 왔음
    그냥 무선 장치가 붙은 컴퓨터일 뿐임
    부끄러운 일임

  • 조금 관련해서, 서랍 속에 묶여 있던 스마트폰으로 웹 호스팅을 해 온 사람들도 있음
    https://far.computer
    https://compost.party

  • 이 “논문”에는 사실상 내용이 거의 없고, 도움 안 되는 그래프 몇 개가 붙은 제안서에 가까움
    무엇을 새로움으로 보는지 모르겠음
    예산이 적은 사람들은 오래전부터 중고 업사이클 하드웨어로 컴퓨팅 클러스터를 만들어 왔음

  • Google에서 이런 게 나온다는 게 아주 이상함
    자기 휴대폰 플랫폼을 직접 운영체제를 설치하지 못하게 만들었고, 이제는 커스텀 앱 설치도 불법처럼 만들고 있음: https://keepandroidopen.org/

    • Google이 모든 팀과 사업부가 Borg처럼 완벽히 정렬된 단일 집단지성인 것처럼 말하고 있음
      글의 첫 부분만 봐도 이건 Google Research가 University of California에 준 연구비이고, Google 직원들이 주로 수행한 것도 아님
    • Google 최신 휴대폰에도 GrapheneOS 같은 대체 운영체제를 여전히 설치할 수 있음
      “불법”이라는 표현도 의문임
      감옥에 보내기라도 한다는 뜻인가
      게다가 정확하지도 않음
      앱은 24시간 대기 후 설치할 수 있고, adb를 쓰면 대기 없이도 설치 가능함
    • Android 플랫폼 자체에는 자기 운영체제 설치를 금지하는 내용이 없음
      그건 휴대폰 OEM의 선택이고, Pixel 휴대폰의 잠금 해제가 가능하다는 사실이 이를 증명함
      실제로 이 프로젝트가 가능한 이유도 그 때문임

  • Ikea 액자에 RPi Zero W 네 대를 장착해서 Docker Swarm 클러스터로 돌리는 입장에서, 이 아이디어가 정말 마음에 듦

    • 멋짐
      관련 글을 써둔 게 있는지 궁금함
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