[논문]차세대 브이월드 아키텍처 구성을 위한 공개 소프트웨어 성능 비교 분석

장한솔; 장준성; 고준희; 장인성

doi:10.7319/kogsis.2016.24.3.019

차세대 브이월드 아키텍처 구성을 위한 공개 소프트웨어 성능 비교 분석
Performance Comparative Analysis Of Open Source Software for the New Generation of V-World Architecture Configuration 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.24 no.3, 2016년, pp.19 - 27

장한솔 (아이씨티웨이(주) 정보기술연구소) , 장준성 ((주)에스엔에이 기술지원팀) , 고준희 (아이씨티웨이(주) 정보기술연구소) , 장인성 (한국전자통신연구원 공간정보기술연구실)

초록
AI-Helper

전 세계적으로 정보통신기술의 발전과 융합을 통해 산업 전반에 걸쳐 소프트웨어의 영향력이 점차 증가 되고 있다. 기존의 하드웨어 중심에서 소프트웨어 중심으로 기술이 발전하고 있으며, 소프트웨어 안에서는 상용 소프트웨어의 사용을 탈피하고 공개 소프트웨어(OSS, open source software)의 활용이 늘고 있으며, 정부기관에서도 공개 소프트웨어의 사용 확대를 계획하고 있다. 이에 본 논문에서는 브이월드에서 실제 서비스하고 있는 데이터를 이용하여 WEB 서버 및 WAS(web application server) 서버의 5가지 공개 소프트웨어들의 4가지 조합으로 성능을 비교분석하여 차세대 브이월드 아키텍처의 효율적인 구성을 위한 공개 소프트웨어의 선택 기준을 설정할 수 있는 지표를 얻고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Advance in Information and Communication Technology (ICT) is intensely influenced to increase importance of Software on global ICT industries. The trend of technological development has been transformed from hardware-oriented environment to software-oriented environment. This industrial transformation brought novel trend to Software market. Open Source Software (OSS) has been widely distributed for private uses. At the same time, many governmental offices are planning to expand the use of OSS. In this paper, we analyze the strength and weaknesses of OSSs for both Web and WAS servers based on 4 types of testing environments which are created by the combination of 5 selected OSSs. We anticipated to learn the optimal system architecture design for the next generation of V-World through this research.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 향후 발전된 차세대 브이월드 아키텍처를 구성함에 있어 공개 소프트웨어의 활용을 통한 총 소유비용의 감소와 서비스 성능의 향상을 테스트의 목표로 삼았다. 이를 위하여 Fig.
마지막 테스트는 7개의 에이전트에서 각각 10개의 프로세스로 50개의 쓰레드를 이용하여 최대 3,500명의 동시 사용자를 생성하여 5분간 부하를 주고 그 결과로 얻어진 평균 TPS와 평균 응답시간을 정리하였다. 이번 테스트의 목적은 부하 시간을 2배 이상 증가 하였을 경우 4.3.3과의 결과 값을 비교하여 성능 상의 차이점을 확인하는 것이다.
공개 소프트 웨어의 적합한 선택을 위해서는 공개 소프트웨어들에 대한 성능 테스트를 통한 합리적인 검증이 선행되어야 한다. 이에 본 논문에서는 브이월드에서 실제로 서비스 하고 있는 데이터들을 기반으로 WEB 서버 및 WAS 서버의 공개 소프트웨어의 성능을 비교 분석하여 차세대 브이월드 아키텍처의 효율적인 구성을 위한 공개 소프트웨어의 선택 기준을 설정하는데 도움이 되는 지표를 얻고자 하였다.
이에 본 논문에서는 현재 브이월드에서 서비스 중인 모든 지도데이터를 이관하고 브이월드의 대표적인 서비스를 기반으로 WEB/WAS 서버 공개 소프트웨어의 성능 테스트를 실시하였다.

제안 방법

본 논문에서는 NHN이 2011년부터 공개 소프트웨어로 발표한 nGrinder를 성능 테스트 도구로서 사용하였다. Fig. 6과 같이 nGrinder 컨트롤러 1대와 에이전트 7대를 설치하였고 사전에 작성된 스크립트를 이용하여 컨트롤러에서 각각의 에이전트들을 제어하여 가상 유저를 생성 및 부하를 주는 방법으로 성능 테스트를 실시하였다.
Kim and Rhew(2006)는 공개 소프트웨어가 가지는 특성과 위험요소를 고려하여 공공기관의 중요한 시스템에 공개 소프트웨어를 도입하기 위한 벤치마크 테스트의 절차를 제시하고 이를 적용하여 성능 검증 및 최적화 작업을 수행하였다. 검증을 위해 선정한 NEIS (national education information system) 교무업무시스템과 같이 WEB 서버 및 WAS 서버 기반의 웹서비스인 브이월드 시스템의 공개 소프트웨어에 대한 성능 비교를 위해 제시된 절차의 한 가지 방법인 과부하 테스트를 사용하는 것이 의미가 있을 것이라고 판단하였다. 과부하 테스트를 사용하여 WEB 서버 및 WAS 서버의 공개 소프트웨어의 성능을 비교한 기존의 다양한 연구들도 이러한 판단을 뒷받침한다.
브이월드에서 사용자들에게 제공하는 다양한 서비스들 중에서 가장 많이 사용하는 서비스는 3D 건물 모드와 2D 배경지도 모드에서 특정 지역 일대의 지도를 확대/축소/이동하며 원하는 위치를 찾는 서비스이다. 그러므로 이번 테스트 에서는 Table 5와 같이 3D 건물 모드와 2D 배경지도 모드에서 강남역 일대의 지도를 확대/축소/이동하는 상황을 두 번째 시나리오로 선정하였다.
두 번째 테스트는 7개의 에이전트에서 각각 5개의 프로세스로 50개의 쓰레드를 이용하여 최대 1,750명의 동시 사용자를 생성하여 2분간 부하를 주고 그 결과로 얻어진 평균 TPS와 평균 응답시간을 정리하였다.
사용자 증가에 따른 성능의 변화를 확인하기 위하여 300명, 1,750명, 3,500명의 규모로 가상 사용자를 증가 시키며 2분 동안 집중적으로 사용자 요청을 발생시키는 방식으로 성능 테스트를 실시하였다. 또한 가상 사용자 3,500명의 테스트는 5분간의 테스트를 진행하여 부하 시간 량에 따른 성능 변화도 확인하였다.
마지막 테스트는 7개의 에이전트에서 각각 10개의 프로세스로 50개의 쓰레드를 이용하여 최대 3,500명의 동시 사용자를 생성하여 5분간 부하를 주고 그 결과로 얻어진 평균 TPS와 평균 응답시간을 정리하였다. 이번 테스트의 목적은 부하 시간을 2배 이상 증가 하였을 경우 4.
본 연구는 인프라 측면에서는 현재 운영 중인 브이월드 시스템에 비해 축소된 환경에서 성능 분석을 수행하였지만, 데이터 측면에서는 현재 운영 중인 브이월드 시스템의 전체 지도 데이터를 이관하여 활용하였다. 이에 향후 차세대 브이월드 아키텍처 구성과 공개 소프트웨어의 선택에 있어 적절한 기준을 설정할 수 있는 지표를 얻었다고 판단되어진다.
사용자 증가에 따른 성능의 변화를 확인하기 위하여 300명, 1,750명, 3,500명의 규모로 가상 사용자를 증가 시키며 2분 동안 집중적으로 사용자 요청을 발생시키는 방식으로 성능 테스트를 실시하였다. 또한 가상 사용자 3,500명의 테스트는 5분간의 테스트를 진행하여 부하 시간 량에 따른 성능 변화도 확인하였다.
성능 비교 지표로써 정보시스템 운영 성과관리 지침 (행정자치부고시 제2015-44호, 개정 2015.12.14.) 의 정보시스템 성능관리 지침에서 가장 중요한 성능지표로 선정한 TPS(transaction per second, 단위시간당 처리 건수)와 평균 응답시간을 사용하였으며, 추가적으로 시스템의 신뢰성 검증을 위한 오류 건수도 함께 포함하 였다.
세 번째 테스트는 7개의 에이전트에서 각각 10개의 프로세스로 50개의 쓰레드를 이용하여 최대 3,500명의 동시 사용자를 생성하여 2분간 부하를 주고 그 결과로 얻어진 평균 TPS와 평균 응답시간을 정리하였다.
첫 번째 테스트는 3개의 에이전트에서 각각 10개의 프로세스로 10개의 쓰레드를 이용하여 최대 300명의 동시 사용자를 생성하여 2분간 부하를 생성하여 주고 그 결과로 얻어진 평균 TPS와 평균 응답시간을 정리하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 향후 발전된 차세대 브이월드 아키텍처를 구성함에 있어 공개 소프트웨어의 활용을 통한 총 소유비용의 감소와 서비스 성능의 향상을 테스트의 목표로 삼았다. 이를 위하여 Fig. 6과 같이 현재 브이월드와 동일한 구조인 WEB 서버, WAS 서버, DB 서버를 분리하는 3-Tier 형태로 구성하였으며 이들의 하드웨어 사양은 Table 3과 같다. 이 하드웨어에 3.
현재 브이월드에서 제공 중인 2D 및 3D 지도 서비스는 빠른 서비스를 위하여 사용자 요청 시 마다 데이터베이스에서 검색하여 제공하는 방식이 아닌, 미리 생성해둔 격자 단위의 파일을 서비스하는 방식을 취하고 있으며, 이러한 서비스를 위해서 브이월드에서는 WEB 서버와 WAS 서버 소프트웨어를 활용하고 있다. 이에 본 논문에서는 공개 소프트웨어 중 WEB 서버와 WAS 서버를 선정대상으로 삼았으며, 여러 가지 WEB/WAS 서버 공개 소프트웨어들의 시장점유율, 적용사례, 지원 체계 및 전문기관의 신뢰성 테스트 여부를 조사하여 이를 기준으로 성능분석 대상을 선정하였다(Open Source Software Portal, 2015).
NginX는 차세대 웹서버로 불리고 있으며, 새로운 시대의 요청에 부응해서 잘 사용하지 않는 기능은 제외하고 높은 성능에 맞추어 개발된 WEB서버이다. 이에 본 논문에서는 공개용 소프트웨어 성능 테스트의 WEB 서버 부분에서 Apache와 NginX를 선정하였다.

이론/모형

본 논문에서는 NHN이 2011년부터 공개 소프트웨어로 발표한 nGrinder를 성능 테스트 도구로서 사용하였다. Fig.

성능/효과

X가 가장 우수한 성능을 보였으며 NginX+WildFly, NginX+Tomcat, Apache+Tomcat 조합 순으로 나타났으며, 2D 배경지도 모드에서는 Vert.X, Apache+Tomcat 조합 순으로 나타났으며 NginX+WildFly, NginX+Tomcat 조합이 가장 낮은 성능인 것으로 나타났다. Vert.
특히, 동시 사용자수 3,500명에서 5분 동안 부하를 지속시켰을 때 Vert.X를 제외한 모든 조합에서 오류 건수가 증가하는 것으로 나타났다.
X가 3D 건물 모드 및 2D 배경지도 모드에서 가장 빠른 응답 속도를 보여 주었다. 또한 부하 시간을 2배 이상 증가하여도 결과 값에는 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 확인하였다. 또한, Table 9에서 보듯이 Case 1과 Case 2와 Case 3 에서는 오류가 발견되었으며, Case 4에서는 오류가 발견되지 않았다.
마지막으로 오류 건수 측면에서 보면 동시 사용자가 300명일 때는 모든 조합에서 오류가 발생하지 않다가, 동시 사용자수가 증가되면서 Apache+Tomcat, NginX+ Tomcat 조합에서 오류가 발생하기 시작하는 것을 알 수 있었다. 특히, 동시 사용자수 3,500명에서 5분 동안 부하를 지속시켰을 때 Vert.
성능 테스트 결과, 첫 번째로 TPS 측면에서 보면 3D 건물 모드에서는 Vert.X가 가장 우수한 성능을 보였으며 NginX+WildFly, NginX+Tomcat, Apache+Tomcat 조합 순으로 나타났으며, 2D 배경지도 모드에서는 Vert.
11 and 12와 같다. 이 테스트에서도 역시 평균 TPS는 Case 4가 3D 건물 모드 및 2D 배경지도 모드에서 가장 좋은 성능이 나타나는 것으로 나왔다. 평균 응답시간도 Case 4인 Vert.
13 and 14와 같다. 이 테스트에서도 평균 TPS는 Case 4가 3D 건물 모드 및 2D 배경지도 모드에서 가장 좋은 성능이 나타나는 것으로 나왔다. 평균 응답시간도 Case 4인 Vert.

후속연구

이러한 연구결과들을 기반으로 현재 브이월드에서 서비스 중인 지도데이터 전체를 대상으로 공개 소프트 웨어(WEB서버 및 WAS서버)의 성능을 비교 분석하고 현 브이월드 운영 시스템에서 적용 가능한 공개 소프트 웨어를 선정하는 것이 향후 차세대 브이월드 아키텍처 구성에 있어서 도움을 줄 수 있다고 판단된다.
본 연구는 인프라 측면에서는 현재 운영 중인 브이월드 시스템에 비해 축소된 환경에서 성능 분석을 수행하였지만, 데이터 측면에서는 현재 운영 중인 브이월드 시스템의 전체 지도 데이터를 이관하여 활용하였다. 이에 향후 차세대 브이월드 아키텍처 구성과 공개 소프트웨어의 선택에 있어 적절한 기준을 설정할 수 있는 지표를 얻었다고 판단되어진다.
X를 적용하면 최소의 노력으로 최대의 성능향상이 가능하리라 판단된다. 향후, 공개 소프트웨어의 도입과 적용 시 안정적인 운영방안에 대한 연구가 필요하다.
브이월드 서비스는 2012년 시범서비스를 시작한 이후 계속적인 사용자 증가가 이루어지고 있고, 또한 공공기관 및 민간 기업의 다양한 업무분야에서 브이월드 서비스의 콘텐츠를 활용하고 있다. 향후, 브이월드 서비스의 지속적인 증가를 대비하여 차세대 브이월드 아키텍처를 구성함에 있어서 공개 소프트웨어에 대한 보안 및 성능과 관련한 다양한 테스트를 통하여 공개 소프트웨어의 사용 확대 및 신규 도입의 유효성을 검증하는 것은 매우 중요하다고 판단된다.
현재 국가가 보유한 공간정보를 국민이 편리하게 사용할 수 있도록 전국 단위의 영상지도, 3차원 공간데이터 등 다양한 공간정보를 제공하고 있는 개방형 오픈플랫폼 서비스인 V-World Map(이하 브이월드) 시스템도 WEB 서버, WAS 서버에 상용 소프트웨어를 대신할수 있는 공개 소프트웨어를 도입하는 것이 현재의 기술 흐름과 발전 방향에 부합 될 것으로 보인다. 하지만 이러한 흐름에서 중요하게 고려해야할 사항은 ‘수많은 공개 소프트웨어 중에서 더 나은 총 소요 비용(TCO, total cost of ownership), 성능 향상 그리고 더 나은 안정성을 확보하기 위해 어떤 공개 소프트웨어를 선택할 것인가?’에 대한 합리적인 검증 방법이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공개 소프트웨어의 특징은?	공개 소프트웨어의 가장 큰 특징은 소스코드가 공개 되어져 있어 누구나 자유롭게 사용할 수 있으며, 저비용으로 시스템 구축이 가능하고, 특정벤더에 대한 의존성이 감소되며, 소프트웨어의 수정과 배포가 용이하다는 것이다(Nam et al., 2009).
	공개 소프트웨어란?	공개 소프트웨어는 저작권자가 소스코드를 공개하여 누구나 사용, 복제, 배포, 활용할 수 있는 소프트웨어를 말한다.
	비동기식 서버 프레임워크의 장점은?	이러한 요구사항과 필요에 의해 등장한 것이 비동기식 서버 프레임워크이다. 이는 싱글 쓰레드 기반의 비동기 IO(Input/Output)를 지원하여, CPU가 IO 응답을 기다리는 시간이 필요 없고, 대부분의 연산 작업에 사용되기 때문에 높은 효용성을 가진다.

참고문헌 (17)

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Nam, S. K., Oh, Y. S., Kim, T. H., Kang, J. A. and Kim, J. W., 2009, Developing an urban ground facilities management system based on u-GIS using an opensource GIS software, Journal of the Korean society for geo-spatial information system.
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표제어: PCR

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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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