[논문]REST 웹서비스 Open API를 사용한 분산처리 기법 연구

최민

doi:10.6109/jkiice.2014.18.10.2473

REST 웹서비스 Open API를 사용한 분산처리 기법 연구
Research of Distributed Computing with REST Open API Web Services 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.10, 2014년, pp.2473 - 2481

최민 (Department of Communication and Information Engineering, Chungbuk University)

초록
AI-Helper

차세대 정보시스템의 대부분은 스마트폰 등의 휴대용 모바일 기기에서 동작할 것이다. REST 웹서비스는 모바일 애플리케이션 개발 분야에서 매우 급속하게 대중화되고 있다. 이러한 REST 웹서비스의 사용은 단지 활용도가 증가하는 것 뿐 아니라, 모바일 애플리케이션을 개발하는 방법론 자체를 바꾸고 있다. 이는 REST 웹서비스가 제3의 애플리케이션 개발에 있어 빌딩블록과 같은 형태로 사용될 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 소켓을 대신하여 REST 웹서비스 Open API를 사용한 분산 컴퓨팅을 제안한다. 이를 위해서, 본 연구에서는 REST 웹서비스 Open API가 기존의 소켓 기반 서비스에 비해 충분한 성능을 제공함을 분석적/실험적 방법을 통해 제시한다. 따라서, 향후 인터넷 통신 프리미티브 API로서 REST 웹서비스 Open API가 충분한 성능을 갖는다는 사실을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

The majority of next generation information systems will be working on portable mobile devices such as smartphones. REST Open API web services have quickly become popular among mobile application development. The use of REST web services are not only growing in popularity but totally changing the way of mobile applications development. This is because REST web services could be used in application development as a form of building blocks, which is completely independent, compatible, to any platforms. With this strength, REST web services encourage third party application to build add-on functionality. This research proposes the use of REST web service to replace the use of socket APIs into major internet communication APIs. To this end, this paper also provide performance evaluation of the REST web services compared to the conventional socket APIs, focusing on scalability by analytical and experimental evaluations. Finally, we summarize the possibility whether REST Open API web services have enough performance as future major internet communication primitive APIs.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

기존에는 이러한 XML 데이터를 해석하기 위해서 XML Parser [7]를 통해 데이터를 분석하고 사용자가 원하는 부분을 추출하여 활용하였다. 그러나, 웹서비스 조합을 편리하게 하기 위해서 본 연구에서는 REST 웹서비스를 객체로 변환하는 방법을 소개한다. 여기서 객체는 프로그래밍 프리미티브이며 일반적인 객체지향 프로그래밍 언어에서 활용하는 형태이므로 JAVA 등의 프로그래밍 언어에 익숙한 개발자들이 손쉽게 이해할 수 있다.
물론, REST 웹서비스 Open API는 애초에 이러한 계산 부하위임을 위한 분산컴퓨팅 환경의 구현을 목적으로 제안된 것은 아니다[15]. 대신에, 제3자 서버에서 제공하는 기능을 스마트폰, 정보시스템 등에서 플랫폼 독립적으로 사용할 수 있도록 기능을 제공하기 위한 목적으로 도입되었다. 하지만, 본 연구에서는 웹서비스 Open API의 특성을 활용하여 시간이 많이 걸리는 작업을 고성능 컴퓨팅 서버에서 작업할 수 있도록 개인화된 웹서비스를 개발하여 서버에 탑재하고 이를 웹서비스 Open API로 호출하여 사용할 수 있도록 한다.
사실 편리함의 정도는 객관적으로 비교할 수 없지만, 다른 척도(성능)에 대해서는 객관적인 비교가 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 REST API를 활용한 통신방식이 소켓통신 방식에 비하여 어느정도의 성능을 갖고 있는지를 평가 하고 그 결과를 제시하고자 한다. 일반적으로, 스마트폰을 활용한 모바일-클라우드 컴퓨팅 환경에서 스마트폰은 방대한 계산량을 수행하기에는 컴퓨팅 파워가 충분하지 않다.
즉, 스마트폰 애플리케이션 제작자에 따라 필요에 따라 자신들의 프로토콜을 만들어 사용하므로 임시변통적으로 구현되는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 소켓통신 방식을 대체하여 분산컴퓨팅을 실현하는 방법으로 REST 웹서비스 기반의 Open API를 활용하는 것을 제안한다. 또한, 소켓 통신 방법 대비 REST 웹서비스를 사용하여 분산처리하는 방법을 실험적으로 비교/분석한다.
6 REST 서버 4개를 병렬로 배치하였다. 따라서, 이러한 REST Open API 서버 플랫폼에 REST Web Service를 개발하여 탑재하기 위하여 Java programming language를 사용하여 웹서비스를 구현하였다. 총 노드 수는 1대부터 8 대까지의 실제 노드를 활용하여 실험을 진행하였다.
본 연구에서는 모바일-클라우드 환경을 위한 REST 웹서비스 Open API를 활용한 통신방법을 제안한다. 일반적으로 모바일-클라우드(클라이언트-서버) 환경에서는 소켓을 이용하여 원격지 통신을 구현하는 경우가 대부분이다.

가설 설정

요청은 1000 requests/sec 에부터 15000 requests/sec의 속도로 웹 서버에 도착하는 것을 가정하였다. 부하를 균등하게 밸런싱하기 위해서, REST Open API웹 서버 구성은 여러 개의 병렬 클라우드 또는 클러스터 아키텍처로 구성하는 것을 가정 하였다.
모든 요청은 우선 REST 웹 서버로 이동하기 전에 아파치 웹 서버를 통해야 한다. 요청은 1000 requests/sec 에부터 15000 requests/sec의 속도로 웹 서버에 도착하는 것을 가정하였다. 부하를 균등하게 밸런싱하기 위해서, REST Open API웹 서버 구성은 여러 개의 병렬 클라우드 또는 클러스터 아키텍처로 구성하는 것을 가정 하였다.

제안 방법

REST 웹서비스 Open API를 소개하고 실제적인 응용을 예로들어 REST 웹서비스 Oepn API의 사용법을 확인하였다. 기존 스마트폰 애플리케이션에서는 주로 클라이언트-서버간의 소켓 통신을 활용하여 분산환경을 구현하였는데 반하여, 본 연구에서는 REST 웹서비스 Open API를 사용하여 서버측에 데이터를 전달하고, 서버에서 데이터를 처리한 후 그 결과를 XML로 수신한다.
따라서, 단순히 소켓통신을 통해서 임의의 프로토콜에 따라서 메시지를 주고받는 것 보다는, 웹서비스를 통해 서버측에 특정한 연산 또는 데이터를 요청하고 그에 대한 수행결과를 전달받는 것이 더욱 필요하다. 결과적으로 본 연구에서는 모바일-클라우드 환경에서 소켓 대체하여 REST 웹서비스 Open API를 사용한다. 물론, REST 웹서비스 Open API는 애초에 이러한 계산 부하위임을 위한 분산컴퓨팅 환경의 구현을 목적으로 제안된 것은 아니다[15].
일반적으로 모바일-클라우드(클라이언트-서버) 환경에서는 소켓을 이용하여 원격지 통신을 구현하는 경우가 대부분이다. 그러나, REST 웹서비스 기반의 Open API 방식을 적용하는 것이 성능측면에서 유리함을 성능분석을 통해 제시하였다.
REST 웹서비스 Open API를 소개하고 실제적인 응용을 예로들어 REST 웹서비스 Oepn API의 사용법을 확인하였다. 기존 스마트폰 애플리케이션에서는 주로 클라이언트-서버간의 소켓 통신을 활용하여 분산환경을 구현하였는데 반하여, 본 연구에서는 REST 웹서비스 Open API를 사용하여 서버측에 데이터를 전달하고, 서버에서 데이터를 처리한 후 그 결과를 XML로 수신한다. 따라서, 이렇게 수신된 XML을 파싱하여 원하는 데이터를 수신함으로써 기존의 소켓 통신기법을 충분히 대체할 수 있다.
본 연구에서는 실제로 파이(pi)값을 병렬처리 방식으로 계산하는 예제를 구현하여 소켓통신 방식과 REST 웹서비스 Open API 방식의 성능을 비교하였다. 또한, REST 웹서비스 Open API를 사용하는 방법이 갖는 확장 가능성을 확인하기 위하여 성능을 시뮬레이션으로 분석하였다. 본 장에서는 파이(pi)값 계산 작업을 병렬화하는 과정을 통해 모바일 클라우드 융합 애플리케이션을 개발하기 위한 프로시져를 보여준다.
다음은 실제 시스템 구현을 통한 성능분석 결과를 제시한다. 본 연구에서는 REST 웹서비스 Open API 서버 팜을 구성하는 개별 웹 서비스 노드에 Jersey 1.6 REST 서버 4개를 병렬로 배치하였다. 따라서, 이러한 REST Open API 서버 플랫폼에 REST Web Service를 개발하여 탑재하기 위하여 Java programming language를 사용하여 웹서비스를 구현하였다.
파이(pi)값을 구하는 방법은 급수, 다각형법, 등 여러가지를 활용할 수 있다. 본 연구에서는 모바일 클라우드 융합 플랫폼에서 파이(pi)값을 계산하기 위해서 무한급수 방법 중 종속성을 제거하여 병렬화하는 알고리즘을 활용한다. 무한급수를 이용하는 방법은 다각형법을 이용하는 것보다 더 쉽고 정확하게 π 값을 계산할 수 있다.
본 연구에서는 실제로 파이(pi)값을 병렬처리 방식으로 계산하는 예제를 구현하여 소켓통신 방식과 REST 웹서비스 Open API 방식의 성능을 비교하였다. 또한, REST 웹서비스 Open API를 사용하는 방법이 갖는 확장 가능성을 확인하기 위하여 성능을 시뮬레이션으로 분석하였다.
본 연구에서는 제안된 REST 웹서비스 Open API를 활용한 부하 오프로딩 실험을 위하여 두 가지 방법으로 성능분석을 진행하였다. 첫 번째는 시스템 모델링을 통한 시뮬레이션을 활용한 분석이며, 두 번째는 실제 구현을 통한 성능분석이다.
따라서, 병렬화 수행가능한 알고리즘이 제안되어야할 필요가 있다. 본 연구에서는 파이값 계산 알고리즘을 다소 수정하여 함수의 급수표현을 적분표현으로 바꾸어 병렬수행에 매우 적합한 형태로 변경한다. 이는 위 식(1)의 양변을 x로 미분함으로써 다음 식(2)를 얻을 수 있다.
위 실험을 위하여 본 연구에서는 M/M/m 오픈 큐잉 네트워크으로 그림 3의 구성 요소 B를 모델링하였다. 이 때, m 값을 2부터 11까지 증가시킬 때 나타난 mean waiting time을 그림 9에 도시하였다.
대신에, 제3자 서버에서 제공하는 기능을 스마트폰, 정보시스템 등에서 플랫폼 독립적으로 사용할 수 있도록 기능을 제공하기 위한 목적으로 도입되었다. 하지만, 본 연구에서는 웹서비스 Open API의 특성을 활용하여 시간이 많이 걸리는 작업을 고성능 컴퓨팅 서버에서 작업할 수 있도록 개인화된 웹서비스를 개발하여 서버에 탑재하고 이를 웹서비스 Open API로 호출하여 사용할 수 있도록 한다.

대상 데이터

따라서, 이러한 REST Open API 서버 플랫폼에 REST Web Service를 개발하여 탑재하기 위하여 Java programming language를 사용하여 웹서비스를 구현하였다. 총 노드 수는 1대부터 8 대까지의 실제 노드를 활용하여 실험을 진행하였다. 각 노드은 2GB 메모리를 가진 코어2 듀오2GHz 시스템이며, 1Gbps 이더넷으로 연결된다.

데이터처리

따라서, 본 연구에서는 이러한 소켓통신 방식을 대체하여 분산컴퓨팅을 실현하는 방법으로 REST 웹서비스 기반의 Open API를 활용하는 것을 제안한다. 또한, 소켓 통신 방법 대비 REST 웹서비스를 사용하여 분산처리하는 방법을 실험적으로 비교/분석한다. 물론, 참고문헌 [16]에서도 본 논문에서 시도한 바와 같이 REST Open API의 활용 가능성에 대하여 언급하고 있으나, 이는 전통 적으로 잘 알려진 웹서비스의 분류 중 REST 방식과 SOAP 방식의 비교이므로, 본 논문에서의 REST 방식과 소켓의 비교를 통한 연구와는 차이점이 있다.

성능/효과

기존 스마트폰 애플리케이션에서는 주로 클라이언트-서버간의 소켓 통신을 활용하여 분산환경을 구현하였는데 반하여, 본 연구에서는 REST 웹서비스 Open API를 사용하여 서버측에 데이터를 전달하고, 서버에서 데이터를 처리한 후 그 결과를 XML로 수신한다. 따라서, 이렇게 수신된 XML을 파싱하여 원하는 데이터를 수신함으로써 기존의 소켓 통신기법을 충분히 대체할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 연구에서 제안하는 방법은 아파치 웹서버와 REST 웹서비스 확장 라이브러리를 통해 구현하므로 소켓에 비해 매우 신뢰성있는 클라이언트-서버 아키텍쳐를 손쉽게 구축할 수 있는 장점이 있다.
참고로, 그림 10에서 짙은색 막대바는 소켓통신 방식을 활용한 통신 수행시간을 측정한 것이고, 옅은색 막대바는 REST 웹서비스 Open API에 의한 통신 수행 시간을 측정한 것이다. 또한, 이번 실험결과에 있어서도 노드 수가 4개 이상일 때 노드 1개를 추가하는 비용에 비하여 얻어지는 성능향상 효과가 미미한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 이렇게 수신된 XML을 파싱하여 원하는 데이터를 수신함으로써 기존의 소켓 통신기법을 충분히 대체할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 연구에서 제안하는 방법은 아파치 웹서버와 REST 웹서비스 확장 라이브러리를 통해 구현하므로 소켓에 비해 매우 신뢰성있는 클라이언트-서버 아키텍쳐를 손쉽게 구축할 수 있는 장점이 있다.

후속연구

현재까지는 특정한 스마트폰 기기 플랫폼에 종속적인 애플리케이션을 각 플랫폼 고유의(native) API를 활용하여 개발하고 있다. 하지만, 머지않아 HTML5 기술과 REST 웹서비스 Open API기술 [14]을 결합한 플랫폼 독립적인 모바일 애플리케이션을 통합앱스토어(WAC)를 통하여 제공하는 방법이 더욱 보편화될 것으로 예측한다. 즉, 보다 다양한 환경에서 동작하는 모바일 애플리케이션 개발에 공공/민간의 데이터베이스(DB)를 제공하고 편리하게 접근할 수 있도록 하기 위해서 REST 웹서비스 Open API 활용이 증가하고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	웹서비스란 무엇인가?	이와 같이, 웹서비스(web service) Open API를 이용한 스마트폰에서의 분산컴퓨팅 구현이 각광받고 있다. 웹서비스는 W3C에서 정의한 WSDL(Web Service Description Language)를 사용하여 웹서비스를 기술하며, UDDI(Universally Distibuted Directory Interface)를 사용하여 검색하고 SOAP 프로토콜을 활용하여 통신한다. 그러나, 이와 같은 기존의 웹서비스 기술 및 사용방법은 그 구성이 복잡하고 오버 헤드가 큰 이유로 널리 활용되지 못하였다.
	모바일-클라우드(클라이언트-서버) 통신방법의 단점은 무엇인가?	스마트폰 애플리케이션 개발에 있어서는 소켓을 이용한 모바일-클라우드(클라이언트-서버) 통신방법을 많이 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 임시변통적(add-hoc)이며 체계적이지 않다. 이는 소켓이 동작하는 TCP/IP 프로토콜 스택의 체계를 논하는 것이 아니라, 소켓을 활용하는 애플리케이션 레이어(layer)의 통신 프로토콜이 체계적이지 않다는 것이다.
	기존의 웹서비스 기술 및 사용방법이 널리 활용되지 못한 이유는 무엇인가?	웹서비스는 W3C에서 정의한 WSDL(Web Service Description Language)를 사용하여 웹서비스를 기술하며, UDDI(Universally Distibuted Directory Interface)를 사용하여 검색하고 SOAP 프로토콜을 활용하여 통신한다. 그러나, 이와 같은 기존의 웹서비스 기술 및 사용방법은 그 구성이 복잡하고 오버 헤드가 큰 이유로 널리 활용되지 못하였다. 최근에는 스마트폰이 대중화 되면서 이와 같은 SOAP 방식 보다는 REST 방식의 웹서비스 활용이 더욱 확산되는 추세다.

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상세보기
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원문보기 상세보기
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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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