[논문]미래형 서비스 실증을 위한 오픈플로우 기반 SDN 시험환경 구축

김종원

미래형 서비스 실증을 위한 오픈플로우 기반 SDN 시험환경 구축 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.30 no.3, 2013년, pp.43 - 50

초록
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현존하는 프로토콜 중심의 네트워킹이 가지는 근본적인 한계를 인식하고 이를 소프트웨어-정의 네트워킹(Software Defined Networking: SDN)이라는 새로운 흐름으로 해소하자는 노력이 확산되고 있다. 즉 실험자들이 점차 복잡해지는 네트워킹 문제들을 논리적으로 집중화된 단순함으로 재편하여 손쉽게 해결하자는 것이다. 본 논문에서는 SDN에 기반한 미래형 서비스 실증을 위해 핵심적인 도구로 대두된 시험환경(또는 테스트베드)의 구축 방향과 사례를 살펴본다. 먼저 가상화되고 프로그램이 가능한 융합형 실험자원들을 다수의 실험자들이 공용하는 환경을 구축하고, 개별적으로 서비스 실증을 자유롭게 시도하는 전체 프레임워크를 제시한다. 특히 융합형 자원을 Rack 방식으로 구성하고 이를 연동하여 시험환경을 구축하는 추세에 따라, 독자적인 SmartX Rack을 사용한 SDN 기반 서비스 실증을 위한 시험환경 구축 사례를 설명한다.

AI 본문요약
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문제 정의

즉 공동 사용시 필수적인 시설의 공통 기능에 최대한 주목하면서 이를 적정 규모로 구축/운용하자는 것이다. 또한 공유시설이지만 복잡한 공유 약속들을 강제하는 대신에 최소화된 기본 규칙 몇가지만 합의해서 사용하자는 것이다. 예를 들면 시설접근을 위한 공용 통로와 출입구에 대한 규칙만 강제하고, 한시적으로 권한을 확보한 시설 자체는 장비 오용/파손이 없는 경우 자신의 취향대로 자유롭게 사용한다.
또한 조립식 모듈들을 통해서 경제적으로 신속하게 건축물을 만드는 것과 같은 클라우드 컴퓨팅에서 추구하는 효율적인 공유의 이득을 서비스 실증에 활용하는 방안을 살펴보자. 그러면 많은 실험자들의 공유시설로 <그림 1>하단과 같이 프로그램이 가능하고 가상화된 자원들의 풀(pool)에 주목하게 된다.
0 이상을 지원하는 OpenFlow 스위치에 추가하여, 컴퓨팅 자원을 제공하는 실험(Experiment) 노드, 이들을 제어하는 관리(Management) 노드, 그리고 원격전원관리(remote power management) 장치를 핵심 요소로 SmartX Rack을 구축한다. 복수의 국내외 사이트들에 산재한 SmartX Rack의 융합형 자원을 연결하는 시험환경을 위해 사이트 별로 충족시켜야 하는 기준과 이를 만족시키는 참조모델(reference model)을 동시에 제공하고자 한다.
상기한 Rack 기반의 개별적인 시험환경 자원들을 서로 연결하여 전체적으로 함께 동작하는 시험환경을 구축하는 문제를 살펴보자⁴. 개별 시험환경 자원의 외부 연동을 위해서는 <그림 6>과 같이 다음 사항들을 고려해야 한다⁵.
상기한 GENI Rack 구축에 대응하는 독자적인 노력의 일환으로, 이질적인 SmartX 노드의 한가지 형태인 SmartX Rack을 통해 네트워킹/컴퓨팅 자원을 경제적으로 제공하려는 시도가 진행되고 있다. 즉 OpenFlow 기반의 SDN을 활용한 서비스 실증 시험환경이 지녀야 할 모든 요소를 하나의 Rack 형태로 제공하고자 시도한다. 이를 위하여 OpenFlow 버전1.

제안 방법

OF@TEIN 시험환경의 효과적인 활용을 위해 관리자들의 자원 관리와 실험자들의 실험 지원을 위한 통합된 SDN 도구들을<그림 9>와 같이 제공해야 한다. 구체적으로는 첫째로 관리자가 OF@TEIN 시험환경의 융합형 자원 집합들을 통합관리하면서 실험자들의 요구에 따라 SDN 실험에 필요한 자원을 할당/제공하는 도구를 제공한다. 둘째로 OF@TEIN 시험환경 자원 제공(관리)자와 실험자 사이의 창구 역할을 하는 GUI 기반의 실험자 포탈(일명 OF@TEIN portal)을 제공한다.
둘째로 시험환경 전반에 걸친 자원상태를 주기적으로 측정하는 I&M (instrumentation & measurement) 기능을 통해[10], 실험과정에서 확보된 자원의 부족 여부 등을 파악한다.
즉 SDN 이라는 플랫폼 차원의 도구(tools)를 제대로 활용하는 방법을 익히는 시험환경은 기존의 네트워크 연결 위주의 검증에서 벗어나 연구자들이 창의적인 네트워킹 개념을 실증하도록 네트워크와 연동된 장비들, 그리고 이를 지원하는 각종 소프트웨어 일체를 지칭하는 일종의 가상적인 실험실이어야 한다. 따라서 본 논문에서는 먼저 II절에서 안정적인 실험자원 공급 등의 시험환경 구축에 대한 요구사항과 자원을 이용한 서비스 합성을 통해 서비스를 실증하는 구도를 설명한다. III절에서는 Rack 기반의 융합형 자원을 바탕으로 만들어지는 시험환경 구축 추세를 다룬다.
만들어진 요소 서비스들은 프리미티브(primitive) 단위로 특정 자원과의 관계를 형성한다 [17]. 따라서 필요한 자원들을 확보하고 연동해서 원하는 서비스를 만들어내는 과정을 프리미티브 단위로부터 시작되는 체계적인 결합과정으로 인식하면서, 이를 API(application programming interface)를 통한 소프트웨어적 접근으로 해결하고자 한다. 즉 전통적으로 밑에서부터 접근하여 복잡하고 오류도 많이 발생하는 서비스 실증 문제를 보다 상위 수준의 소프트웨어 방법론으로 쉽게 만들자는 것이다.
둘째로 OF@TEIN 시험환경 자원 제공(관리)자와 실험자 사이의 창구 역할을 하는 GUI 기반의 실험자 포탈(일명 OF@TEIN portal)을 제공한다. 마지막으로 실험자들이 SDN에 기반한 서비스 실증할 때 각종 융합형 자원들의 상태를 모니터링하고 선택된 자원들과 상호작용하기 위해 이용하는 실험자 위주의 실험 도구를 제공한다. 이와 같이 세가지 목적에 대응하는 도구들을 제공함으로써 실험자가 원하는 새로운 서비스 창출하기 위한 모험적인 실험을 반복적으로 용이하게 수행하도록 지원한다.
세부적으로 컴퓨팅/네트워킹 융합형 자원을 제공하는 SmartX Rack을 활용하여 국내외 7개 사이트들에 형성된 OF@TEIN 다지점 시험환경을 과 같이 제공하고자 한다.
한편 ORCA 프로젝트의 영향을 많이 받아 태동되었으며, RENCI/Duke 주도로 진행되는 ExoGENI Rack 구축은 상대적으로 고가의 랙 구성을 지향하면서 소규모의 고성능 자원의 집합을 목표한다 [19]. <그림 4>에 제시한 바와 같이 시험환경 CF 기능은 RENCI/Duke 연합으로 개발된 ORCA를 사용하며, OpenStack 클라우드 프로젝트를 직접적으로 연결하고자 시도한다. 가상화된 IBM 서버로 구축된 관리 노드로 제어하는 고성능 (10Gbps 기반) OpenStack 클라우드 컴퓨팅 자원을 IBM OpenFlow 스위치의 네트워킹 자원을 이용하여 연결하는 구성을 취한다.
셋째로 실험자가 바라는 서비스를 쉽게 실현하도록 돕는 EC(experiment control) 기능이 포함된다. 이러한 구도에 맞춰서 워크플로우(workflow) 방식으로 활용하는 자원과 창출되는 서비스의 관계를 이해한 후에, 이에 따라 적정 품질로 지속되는 서비스를 실증하고 개선한다. 마지막으로 Federation 기능을 제공하여 [11], 구축된 시험환경 아일랜드(island)들을 연동하여 확장적으로(scalable) 이질적인 자원들을 제공한다.
즉 OpenFlow 기반의 SDN을 활용한 서비스 실증 시험환경이 지녀야 할 모든 요소를 하나의 Rack 형태로 제공하고자 시도한다. 이를 위하여 OpenFlow 버전1.0 이상을 지원하는 OpenFlow 스위치에 추가하여, 컴퓨팅 자원을 제공하는 실험(Experiment) 노드, 이들을 제어하는 관리(Management) 노드, 그리고 원격전원관리(remote power management) 장치를 핵심 요소로 SmartX Rack을 구축한다. 복수의 국내외 사이트들에 산재한 SmartX Rack의 융합형 자원을 연결하는 시험환경을 위해 사이트 별로 충족시켜야 하는 기준과 이를 만족시키는 참조모델(reference model)을 동시에 제공하고자 한다.
2절에서 다룬 오픈플로우 스위치를 포함하는 SmartX Rack을 설계하고 구축해야 한다. 이어서 이후에 설명할 터널링 기반으로 SmartX Rack들을 연결하여 OF@TEIN 시험환경을 오버레이 방식으로 연동한다. 마지막으로 OF@TEIN 활용을 위한 SDN 도구 구도에 맞춰서 관련 서버들을 준비하여 실험자들에게 개별적인 시험환경을 제공하게 된다.

이론/모형

GENI Cloud 프로젝트의 영향을 많이 받아 태동되었으며, HP Labs 주도로 진행되는 InstaGENI Rack 구축은 상대적으로 저렴한 랙 구성을 지향하면서 보다 많은 미국내 사이트에 설치되는 자원의 집합을 목표한다 [18]. <그림 3>에 제시한 바와 같이 시험환경 CF 기능은 Emulab 기반에서 확장된, Utah 대학교 주도로 개발된 ProtoGENI 를 이용한다. Xen 가상화된 HP 서버로 구축된 관리 노드로 제어되는 PlanetLab 및 Emulab 노드들을 근간으로 한 컴퓨팅 자원을 HP 의 오픈플로우 스위치에 근간한 네트워킹 자원과 연결하는 구성을 취한다.

후속연구

이는 유연성을 확보한 인프라와 이를 활용한 서비스 생태계의 성숙을 통해서, 미래를 위한 창의적인 서비스를 현실화하는 것이 가능하기 때문이다. 따라서 국내의 핵심 시험환경 자원들을 서로 연결한 운용 체계를 확립하면서, 미국 GENI 와 EU FIRE 프로젝트에서 구축하는 시험환경의 국제적인 확산에 부응하는 노력이 본격화되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	사전적인 의미에서 시험환경이란?	사전적인 의미에서 시험환경(또는 테스트베드)은 ‘대규모 개발 프로젝트의 개발 대상에 대한 실증적인 검증 실험을 위한 장비와 소프트웨어의 결합인 플랫폼’으로 정의된다. 정보통신기술(ICT) 분야에서는 시험환경을 통하여 이론적인 가설에 대한 실증적 모의실험, 개발한 컴퓨팅/네트워킹 도구의 검증, 그리고 신규 서비스의 성능 확인 등에 대한 투명하고 반복적인 시험을 널리 진행한다.
	정보통신기술 분야에서 시험환경을 통한 가설 입증이 가지는 장점은 무엇인가?	정보통신기술(ICT) 분야에서는 시험환경을 통하여 이론적인 가설에 대한 실증적 모의실험, 개발한 컴퓨팅/네트워킹 도구의 검증, 그리고 신규 서비스의 성능 확인 등에 대한 투명하고 반복적인 시험을 널리 진행한다. 즉 실제 프로덕션 환경에서 시험하는 위험성을 회피하면서도 목표한 기능의 제공이 실제로 가능함을 시험하거나, 나아가 해당 기능을 실제로 제공할 때의 운영상의 성능과 문제점을 파악하는 것이 가능하다. 따라서 실험자가 원하는 새로운 서비스 관련 아이디어를 시험환경을 통해 빠르게 검증하고 운용하게 만들어 ICT에 기반한 혁신에 기여할 수 있다.
	정보통신기술 분야에서는 시험환경을 통하여 무엇을 입증하는가?	사전적인 의미에서 시험환경(또는 테스트베드)은 ‘대규모 개발 프로젝트의 개발 대상에 대한 실증적인 검증 실험을 위한 장비와 소프트웨어의 결합인 플랫폼’으로 정의된다. 정보통신기술(ICT) 분야에서는 시험환경을 통하여 이론적인 가설에 대한 실증적 모의실험, 개발한 컴퓨팅/네트워킹 도구의 검증, 그리고 신규 서비스의 성능 확인 등에 대한 투명하고 반복적인 시험을 널리 진행한다. 즉 실제 프로덕션 환경에서 시험하는 위험성을 회피하면서도 목표한 기능의 제공이 실제로 가능함을 시험하거나, 나아가 해당 기능을 실제로 제공할 때의 운영상의 성능과 문제점을 파악하는 것이 가능하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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