Elastic Fabric Adapter(EFA)

개요

Elastic Fabric Adapter(EFA)는 AWS에서 제공하는 고성능 컴퓨팅(High Performance Computing, HPC) 및 기계 학습 워크로드에 최적화된 고속 네트워크 인터페이스입니다. 전통적인 EC2 네트워크보다 더 낮은 지연(latency), 더 높은 처리량, 고속 메시지 전송 기능을 제공하여, MPI(Message Passing Interface)를 사용하는 분산 애플리케이션에서 온프레미스 수준의 성능을 실현할 수 있습니다.

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1. 개념 및 정의

EFA는 EC2 인스턴스에 직접 탑재되어, EC2 내에서 실행되는 애플리케이션이 다른 인스턴스와 저지연 네트워크 통신을 가능하게 하는 ENI(Elastic Network Interface)의 확장입니다. TCP/IP 스택을 우회(bypass)하여 OS 수준의 오버헤드를 줄이며, RDMA(Remote Direct Memory Access) 기술과 유사한 성능을 AWS 클라우드에서도 구현합니다.

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2. 주요 특징

항목	설명	효과
OS Bypass	커널을 거치지 않고 유저 스페이스에서 직접 데이터 전송	지연 감소 및 CPU 사용률 최적화
Scalable Reliable Datagram (SRD)	AWS 독자 기술 기반 전송 프로토콜	TCP 대비 더 높은 전송 성능 제공
MPI 최적화	MPI 라이브러리(Fabric Manager 등)와의 통합 지원	HPC 시뮬레이션 가속
Libfabric API 지원	표준 API로 애플리케이션 연동 가능	이식성과 개발 용이성 강화

EFA는 EC2 인스턴스의 고성능 네트워크 옵션으로 선택적으로 활성화됩니다.

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3. 활용 사례

분야	사용 방식	효과
HPC(과학 연산)	분자 동역학, 날씨 예측 등 대규모 연산	병렬 작업 속도 향상 및 비용 절감
CAE(컴퓨터 지원 설계)	해석 도구 간 메시지 교환 최적화	응답 시간 단축 및 시뮬레이션 정확도 향상
머신러닝/딥러닝	분산 학습 시 파라미터 전송 효율화	학습 시간 단축 및 노드 활용 극대화
실시간 영상 처리	노드 간 프레임 동기화	프레임 손실 최소화 및 저지연 스트리밍

온프레미스에서 사용되던 InfiniBand 네트워크에 가까운 퍼포먼스를 클라우드에서 구현할 수 있습니다.

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4. 지원 인스턴스 및 요구사항

항목	지원 내용
지원 인스턴스	C5n, M5n, R5n, P4, G4ad, Hpc6a 등
권장 AMI	EFA 드라이버 및 라이브러리 사전 설치된 HPC AMI
추가 설정	Security Group, EFA ENI 활성화 필요
MPI 라이브러리	Intel MPI, OpenMPI, MVAPICH2 등 지원

설치 시 EFA 커널 모듈과 Libfabric 연동 확인이 필요합니다.

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5. 장점 및 기술적 이점

장점	설명	기대 효과
클라우드 네이티브 고성능 통신	온프레미스 네트워크에 준하는 성능 제공	클라우드 전환 비용 대비 성능 유지
비용 효율성	필요한 인스턴스에만 선택적 사용	대규모 클러스터 대비 유연한 자원 운용
표준화 API	Libfabric 기반	다양한 프레임워크 호환성 제공
보안 및 가용성	AWS 인프라 보안 모델에 기반	물리적 보안과 자동 복구 구조 활용

특히 시간 단축이 비용에 직결되는 워크로드에 최적화되어 있습니다.

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6. 도입 전략 및 고려사항

고려 항목	설명	권장 접근
네트워크 아키텍처	EFA 간 통신 경로 최적화	동일 가용영역(AZ) 내 배포 권장
라이브러리 호환성	MPI 및 프레임워크 호환성 확인	AWS 제공 AMI 우선 사용
성능 모니터링	EFA 사용률, 대역폭, RTT 추적	CloudWatch, OS 성능 도구 연계
보안 구성	ENI, SG 등 IAM 리소스 제어 필요	최소 권한 정책 적용

도입 시 PoC 및 성능 벤치마크 테스트를 선행하는 것이 좋습니다.

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7. 결론

Elastic Fabric Adapter(EFA)는 AWS 클라우드 상에서도 고성능 분산 컴퓨팅을 가능하게 하는 핵심 인프라 요소입니다. HPC, AI, CAE 등 고연산/저지연 워크로드를 가진 기업과 연구기관은 EFA를 통해 클라우드로의 전환 과정에서 성능 손실 없이 운영 효율을 확보할 수 있습니다. 퍼블릭 클라우드에서 ‘InfiniBand급’의 통신 성능을 구현하고자 할 때, EFA는 매우 유력한 선택입니다.