초록

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이동 컴퓨팅 환경에서는 충분하지 못한 자원으로 인해 기존의 분산 알고리즘이 비효과적인 경우가 많다. 특히 이동 호스트의 낮은 가용성으로 인하여 중단 없는 서비스를 보장받기 힘들다. 이들의 원인은 낮은 대역폭과 호스트들의 이동성, 작은 저장장치 및 안전하지 않은 저장장치, 이동 호스트와 이동 호스트, 이동 호스트와 기지국간의 통신 오버헤드 그리고 충분하지 못한 배터리 수명들을 들 수 있다. 특히 통신 오버헤드(이동 호스트를 찾는 오버헤드, 이동 호스트의 정보를 저장하는 오버헤드 등)로 인해 호스트의 배터리 수명을 단축시키고 통신비용을 증가시킨다. 이러한 통신 오버헤드를 최소화함으로써 이동 호스트의 배터리 수명이나 고장으로부터 좀 더 안전한 시스템을 구성할 수 있다. 본 논문에서는 셀룰라 네트워크를 기반으로 하는 이동 컴퓨팅 환경에서 통신비용과 이동 호스트의 작업을 최소화시키는 조정된 2-계층 체크포인팅(coordinated checkpointing) 알고리즘을 제안하고 수학적으로 비용을 분석하였으며 기존 알고리즘과 성능을 비교하였다. 기존의 조정된 체크포인팅 알고리즘에서 통신비용(메시지 수)의 복잡도는 이동 호스트의 수의 제곱(O(n$^2$))이지만, 제안한 알고리즘은 기지국의 수 더하기 이동 호스트의 수의 제곱(O(n+$m^2$))이다. 일반적으로 기지국의 수에 비해 이동 호스트의 수가 상대적으로 훨씬 많기 때문에 (n>>m) 기존의 알고리즘에 비해 제안한 알고리즘은 상대적으로 많은 통신비용을 감소시킬 수 있다.

이동 컴퓨팅 환경에서는 충분하지 못한 자원으로 인해 기존의 분산 알고리즘이 비효과적인 경우가 많다. 특히 이동 호스트의 낮은 가용성으로 인하여 중단 없는 서비스를 보장받기 힘들다. 이들의 원인은 낮은 대역폭과 호스트들의 이동성, 작은 저장장치 및 안전하지 않은 저장장치, 이동 호스트와 이동 호스트, 이동 호스트와 기지국간의 통신 오버헤드 그리고 충분하지 못한 배터리 수명들을 들 수 있다. 특히 통신 오버헤드(이동 호스트를 찾는 오버헤드, 이동 호스트의 정보를 저장하는 오버헤드 등)로 인해 호스트의 배터리 수명을 단축시키고 통신비용을 증가시킨다. 이러한 통신 오버헤드를 최소화함으로써 이동 호스트의 배터리 수명이나 고장으로부터 좀 더 안전한 시스템을 구성할 수 있다. 본 논문에서는 셀룰라 네트워크를 기반으로 하는 이동 컴퓨팅 환경에서 통신비용과 이동 호스트의 작업을 최소화시키는 조정된 2-계층 체크포인팅(coordinated checkpointing) 알고리즘을 제안하고 수학적으로 비용을 분석하였으며 기존 알고리즘과 성능을 비교하였다. 기존의 조정된 체크포인팅 알고리즘에서 통신비용(메시지 수)의 복잡도는 이동 호스트의 수의 제곱(O(n$^2$))이지만, 제안한 알고리즘은 기지국의 수 더하기 이동 호스트의 수의 제곱(O(n+$m^2$))이다. 일반적으로 기지국의 수에 비해 이동 호스트의 수가 상대적으로 훨씬 많기 때문에 (n>>m) 기존의 알고리즘에 비해 제안한 알고리즘은 상대적으로 많은 통신비용을 감소시킬 수 있다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 특흐], 무선 통신망을 포함하는 이동 컴퓨팅환경에서는 통신 대역폭이 충분하지 않고 이동 호스트의 컴퓨팅자원 및 전원이 부족하므로 기존의 조정된 (coordinated) 기법卩廉이을 그대로 사용하는 것은 부적절하다. 본 논문에서는 조정된 체크포인팅 알고■리즴"g을 이동 컴퓨팅 환경에 적합하도록 적은 통신 비용과 이동 호스트의 작업을 줄이는 방법을 제안하여 장애에 대해 안전하고 호스트가" 갖는 정보를 보다 안전하게 저장할 수 있는 시스템을 구성할 수 있도록 한다. 제안하는 협조적인 체크포인팅을 통하여 일관된 시스템 정보를 저장하고 2-계층으로 알고리즘'지을 구성해 비용을 최소화한다.
• 2-계층기법을 이용하여 이를 개선하면 토큰은기지국을 빙문하게 되고 자원사용을 원하는 이동호스트는 해당 기지국에 요청을 하며 토큰이 해당기지국에 도착 시 자원사용을 허가 받게 된다 이와같이 2-계층 기법은 토큰이 불필요하게 모든 이동호스트를 방문하는 낭비를 막아 비용을 줄일 수 있다 Badrinath의 논문 [2]에서는 이동 호스트의 이동에 따른 위치 정보를 관리하는 기법에 따라 Search Strategy, Inform Strategy 그리고 Proxy Strategy로 구분하여서 2-계층 기법의 성능을 분석하였다. 본 논문에서는 2-계층 기법을 기반으로 하여 조정된 체크포인팅 알고리즘을 제안한다.
• 그러므로 이동 환경에적합한 새로운 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 Badrinath의 논문지에서 제안한 2■계층 기법을 기반으로 이동 환경에 적합한 조정된 체크포인트 기법을 제안한다.
• 본 논문에서는 모바일 환경에 적합하고 무선 통신망에서 통신 오버헤드를 최소화할 수 있는 새로운 알고리즘을 제안하였다. 이것은 2-계층 알고리즘으로 기지국에 속한 이동 호스트들이 요청하는 메시지를 해당 기지국에서 서비스를 하며 기존 알고리즘에서 이동 호스트들에게 모두 보냈던 메시지들을 기지국에서 대신 관리하게 된다.
• 본 논문에서는 이동 호스트와 기지국간의 통신비용을 최소화할 수 있는 조정된 체크포인팅 (coordinated checkpointing) 알고리즘을 제안한다. 조정된 체크포인팅은 분산 시스템에서 일부 노드에 장애가 발생했을 때, 모든 노드丿卜 일치성을 유지한 과거의 상태로 되돌아가(Roll-back) 다시 수행할 수 있도록 상태를 저징하는 기법이다 이 때 모든 노드.

가설 설정

• Marker-Sending Rule에 의해 HA에서 marker를 받고 지역내의 이동 호스트의 상태를 저장하고 다른기지국에 marker를 보냈다고 가정하자. 이미 상태를저장한 이동 호스트(mhl)가 FA로 이동하고 다른기지국(MSS r)에 marker가 도착하기 이전에 애플리케이션 메시지를 보내려 한다면 전체적인 일치성이 지켜지지 않는다.
• 그러나 이런 상황은 일반적으로 이동 호스트의 수가 기지국에 비해 훨씬 많으므로 거의 발생하지 않는다. 그림 7은 MSS의 수와 mh의 수의 상대적인 비율에 따른 메시지의 수를 보여주며, 이동율 P는 0.5, Cwireless는 5.0 그리고 Cf&ed는 1.0으로 가정하였다. 이 경우에도 기존의 알고리즘은 상당히 많은 통신 오버헤드가 필요하다.
• 그림 8은 무선 통신 비용과 유선 통신 비용의 상대적인 비율에 따른 통신 비용를 보여주며, mh의 수는 20, MSS의 수는 10, 이동확률은 0.5로 그리고이동율 P는 0.5로 가정하였다. 무선 통신고]- 유선 통신의 상대적 통신 비용이 증가할수록 기존의 알고리즘은 통신 비용이 급격히 증가되지만 제안된 2-계층 방식은 상대적으로 완만히 증가함을 알 수 있다.
• 이동 환경과 고정 네트워크 환경에서의 차이가 비용율이 증가할수록 많이 나는데 이는 무선 통신망의 비용이 상대적으로 커지면 커질수록 통신 비용이 증가함을 알 수 있다. 그림 9는 이동확률을 0<p Ml로 가정하였으며, C*elwess 는 5.0, CfixedTT 10, mh 의 수는 20, MSS의 수는 10으로 가정하였다. 이동할 확률이 높을수록 많은 비용이 듦을 알 수 있다.
• 그림 6은 이동 호스트가 증가함에 따른 통신 비용을 비교한 것이다. 이 때, MSS 의 수는 10으5, (2血&는 5.0, Cfced 는 1.0, 이동율 p는 0.5로 가정하였고 이동 흐스트의 수는 MnM20으로 하였다. 가정에서 이동율 p 를 0.

제안 방법

• 이동호스트의 컴퓨팅 작업 및 메시지 송수신을 최소화하기 위하여 되도록 유선 통신망과 고정 호스트(기지국)의 자원을 이용하여 작업을 수행하고 이동 호스트는 해당 기지국과 최소한의 통신만 수행하도록 2-계층기법의 분산 알고리즘을 제안하였다. 2-계층기법의 사용 예로써 기존의 토큰 링 상호배제 (Mutual Exclusion) 알고리즘을 변형하여 셀룰라 네트워크에 기반 한 이동 컴퓨팅 환경에 적용하였다. 토큰 링 상호배제 알고리즘은 논리적 토큰 링으로네트워크가 구성되어 있으며 토큰을 받은 이동 호스트만이 자원을 이용할 수 있게 된다.
• 이동호스트의 컴퓨팅 작업 및 메시지 송수신을 최소화하기 위하여 되도록 유선 통신망과 고정 호스트(기지국)의 자원을 이용하여 작업을 수행하고 이동 호스트는 해당 기지국과 최소한의 통신만 수행하도록 2-계층기법의 분산 알고리즘을 제안하였다. 2-계층기법의 사용 예로써 기존의 토큰 링 상호배제 (Mutual Exclusion) 알고리즘을 변형하여 셀룰라 네트워크에 기반 한 이동 컴퓨팅 환경에 적용하였다.
• 본 논문에서는 조정된 체크포인팅 알고■리즴"g을 이동 컴퓨팅 환경에 적합하도록 적은 통신 비용과 이동 호스트의 작업을 줄이는 방법을 제안하여 장애에 대해 안전하고 호스트가" 갖는 정보를 보다 안전하게 저장할 수 있는 시스템을 구성할 수 있도록 한다. 제안하는 협조적인 체크포인팅을 통하여 일관된 시스템 정보를 저장하고 2-계층으로 알고리즘'지을 구성해 비용을 최소화한다.

대상 데이터

• 시스템은 여러 개의 기지국(MSS: Mobile Support Station)로 구성되어 있으며, 각각의 MSS는 여러 개의 이동 호스트(mh)를 가지고 이를 관리한다. MSS에는 mh의 위치 정보와 상태정보를 저장한다.

이론/모형

• 저징-. Marker-Sending Rule을 수행. end

성능/효과

• 5로 가정하였고 이동 흐스트의 수는 MnM20으로 하였다. 가정에서 이동율 p 를 0.5로 가정한 이유는 그림 9에서 나타난 결과에서 일반적인 값을 선택하였고 이동 호스트의 개수와 기지국의 개수는 임의로 증가하면서 시뮬레이션한 결과 성능의 많은 차이를 보여 일부분만을 나타내었다. 그림 6의 결과를 보면 기존의 환경에서는 상당히 많은 비용이 필요로 함을 알 수 있다 그러나 이동 호스트가 적을 때 제안한 알고리즘 성능이 떨어진다.
• 이 경우에도 기존의 알고리즘은 상당히 많은 통신 오버헤드가 필요하다. 그러나 제안한 알고리즘인, 저비용 조정된 체크포인팅 알고리즘에서는 유선 통신망인 기지국을 이용함으로써 통신 오버헤드를 줄일 수 있다
• 기존의 조정된체크포인팅 알고리즘은 각 노드마다 메시지를 송수신하므로 체크포인팅 메시지 수의 복잡도가 이동호스트의 제곱(0(/))이지만, 제안된 2-계층 알고리즘에서는 메시지수의 복잡도가 기지국의 수와 이동호스트의 수의 제곱의 합(。(混巾2))이다. 그러므로기존의 알고리즘에 비해 제안한 알고리즘은 상대적으로 많은 통신 비용을 감소시킬 수 있다
• 5로 가정하였다. 무선 통신고]- 유선 통신의 상대적 통신 비용이 증가할수록 기존의 알고리즘은 통신 비용이 급격히 증가되지만 제안된 2-계층 방식은 상대적으로 완만히 증가함을 알 수 있다. 이동 환경과 고정 네트워크 환경에서의 차이가 비용율이 증가할수록 많이 나는데 이는 무선 통신망의 비용이 상대적으로 커지면 커질수록 통신 비용이 증가함을 알 수 있다.
• 제안한 2-계층 알고리즘은 상위 계층(High Level)에서 기지국 사이의 유선 통신망을 이용하여 marker 신호를 보내고 하위 계층(Low Level) 에서 각 기지국마다 자신의 영역에 있는 이동 호스트에게만 무선 통신망을 통하여 marker신호를 보내어 통신 비용을 줄인다 m*Cf(imxe-d l) 는 기지국간의 유선 통신비용을 나타내며, 2柘*< 為成萍 는 기지국과 기지국내의 이동 호스트간의 무선 통신 비용이다. 이동 호스트로 통신을 할 경우, 기지국은 marker라는 일종의 체크포인트 요청 메시지를 이동 호스트에게 보내고 이동 호스트는 이에 요청에 대한 답변을 보내는데 2*n*Cwta 心의 무선 통신 비용이 필요하다.
• 가 일치성을 유지하도록 각 노드의 상태를 저장하고 전송중인 메시지를 로깅하게 된다 각 노드는 다른 모든 노드로 일치성을 유지를 위한 제어 메시지를 보내야 하므로 통신 비용이 많이 소요된다. 특흐], 무선 통신망을 포함하는 이동 컴퓨팅환경에서는 통신 대역폭이 충분하지 않고 이동 호스트의 컴퓨팅자원 및 전원이 부족하므로 기존의 조정된 (coordinated) 기법卩廉이을 그대로 사용하는 것은 부적절하다. 본 논문에서는 조정된 체크포인팅 알고■리즴"g을 이동 컴퓨팅 환경에 적합하도록 적은 통신 비용과 이동 호스트의 작업을 줄이는 방법을 제안하여 장애에 대해 안전하고 호스트가" 갖는 정보를 보다 안전하게 저장할 수 있는 시스템을 구성할 수 있도록 한다.

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