스마트 팩토리는 설계 개발, 제조, 유통 물류 등 생산 전체 과정에 정보 통신 기술을 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 지능형 공장이다. 스마트 팩토리에서 발생되는 데이터의 양은 공장의 규모 및 시설 수준에 따라 많은 차이를 보이지만, 기존의 생산관리시스템을 활용하여 방대한 양의 데이터를 발생시키는 스마트 팩토리 환경에 적용하기에 어려움이 있다. 이로 인해 방대한 양의 빅데이터 처리할 수 있는 빅데이터 분산 처리 시스템의 필요성이 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서의 GlusterFS 기반 빅데이터 분산 처리 시스템 설계하였다. 제안하는 빅데이터 분산 처리 시스템은 기존 분산 처리 시스템에 비해 네트워크 트래픽 분산 및 관리를 통해 부하와 데이터 소실 위험도를 감소시켰다.
스마트 팩토리는 설계 개발, 제조, 유통 물류 등 생산 전체 과정에 정보 통신 기술을 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 지능형 공장이다. 스마트 팩토리에서 발생되는 데이터의 양은 공장의 규모 및 시설 수준에 따라 많은 차이를 보이지만, 기존의 생산관리시스템을 활용하여 방대한 양의 데이터를 발생시키는 스마트 팩토리 환경에 적용하기에 어려움이 있다. 이로 인해 방대한 양의 빅데이터 처리할 수 있는 빅데이터 분산 처리 시스템의 필요성이 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서의 GlusterFS 기반 빅데이터 분산 처리 시스템 설계하였다. 제안하는 빅데이터 분산 처리 시스템은 기존 분산 처리 시스템에 비해 네트워크 트래픽 분산 및 관리를 통해 부하와 데이터 소실 위험도를 감소시켰다.
Smart Factory is an intelligent factory that can enhance productivity, quality, customer satisfaction, etc. by applying information and communications technology to the entire production process including design & development, manufacture, and distribution & logistics. The precise amount of data gen...
Smart Factory is an intelligent factory that can enhance productivity, quality, customer satisfaction, etc. by applying information and communications technology to the entire production process including design & development, manufacture, and distribution & logistics. The precise amount of data generated in a smart factory varies depending on the factory's size and state of facilities. Regardless, it would be difficult to apply traditional production management systems to a smart factory environment, as it generates vast amounts of data. For this reason, the need for a distributed big-data processing system has risen, which can process a large amount of data. Therefore, this article has designed a Gluster File System (GlusterFS)-based distributed big-data processing system that can be used in a smart factory environment. Compared to existing distributed processing systems, the proposed distributed big-data processing system reduces the system load and the risk of data loss through the distribution and management of network traffic.
Smart Factory is an intelligent factory that can enhance productivity, quality, customer satisfaction, etc. by applying information and communications technology to the entire production process including design & development, manufacture, and distribution & logistics. The precise amount of data generated in a smart factory varies depending on the factory's size and state of facilities. Regardless, it would be difficult to apply traditional production management systems to a smart factory environment, as it generates vast amounts of data. For this reason, the need for a distributed big-data processing system has risen, which can process a large amount of data. Therefore, this article has designed a Gluster File System (GlusterFS)-based distributed big-data processing system that can be used in a smart factory environment. Compared to existing distributed processing systems, the proposed distributed big-data processing system reduces the system load and the risk of data loss through the distribution and management of network traffic.
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문제 정의
본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서의 GlusterFS 기반 빅데이터 분산 처리 시스템을 설계하였다. 제안하는 시스템은 스마트 팩토리 환경에서의 방대한 양의 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하여 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다.
이에 본 논문에서는 빅데이터 파일 관리를 위한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템을 설계하였다. GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 대용량 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하고 로드 밸런싱을 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다.
제안 방법
이에 본 논문에서는 빅데이터 파일 관리를 위한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템을 설계하였다. GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 대용량 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하고 로드 밸런싱을 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다. 또한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 빈번한 IO(Input/Output)로 인한 물리적 저장소의 파괴 현상에 대처하기 위해 GlusterFS를 이용하여 저장되는 파일들을 3중화 처리하여 파일 소실에 대한 위험도를 감소시켰으며, DB를 통해 저장되는 파일정보의 분산 처리 및 데이터 보호를 위해 MySql의 마스터-슬레이브 구조로 구현하였다.
데이터 관리 영역은 제안하는 빅데이터 분산 처리 시스템에 보안 관련한 접근 제어를 위한 인증 관리 서버, 저장된 데이터들의 메타정보가 저장 및 관리되는 저장 데이터 관리 서버와 데이터 관리 영역의 데이터 저장 서버들의 네트워크 부하를 관리하기 위한 트래픽 관리 서버로 구성된다.
GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 대용량 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하고 로드 밸런싱을 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다. 또한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 빈번한 IO(Input/Output)로 인한 물리적 저장소의 파괴 현상에 대처하기 위해 GlusterFS를 이용하여 저장되는 파일들을 3중화 처리하여 파일 소실에 대한 위험도를 감소시켰으며, DB를 통해 저장되는 파일정보의 분산 처리 및 데이터 보호를 위해 MySql의 마스터-슬레이브 구조로 구현하였다.
제안하는 시스템은 스마트 팩토리 환경에서의 방대한 양의 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하여 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다. 또한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 빈번한 IO로 인한 물리적 저장소의 파괴 현상에 대처하기 위해 GlusterFS를 이용하여 저장되는 파일들을 3중화 처리하여 파일 소실에 대한 위험도를 감소시켰으며, DB를 통해 저장되는 파일정보의 분산 처리 및 데이터 보호를 위해 MySql의 마스터/슬레이브 구조로 구현하였다. 향후 본 설계를 기반으로 시스템이 구현이 필요하다.
본 논문에서의 성능평가는 제안하는 시스템의 네트워크 부하율과 데이터 손실률을 예측하여 분석한다.
본 장에서는 빅데이터 분산 처리 시스템에 적용될 분산 파일 시스템을 연구하기 위해 GlusterFS에 대해 살펴보고, 이 결과를 기반으로 빅데이터 분산 처리 시스템에 필요한 요구사항을 도출한다.
제안하는 빅데이터 분산 처리 시스템은 크게 데이터 관리 영역과 데이터 저장 영역으로 구성된다. 데이터 관리 영역에는 인증 관리 서버, 저장 데이터 관리 서버와 트래픽 관리 서버로 구성되며, 데이터 저장 영역은 데이터 저장 서버들로 구성된다.
데이터 저장 서버들에 적용된 분산 파일 시스템은 GlusterFS를 적용한다. 제안하는 시스템은 데이터 손실률을 최소화하기 위해 GlusterFS에서 제공하는 복제 기능을 이용하여 3중화 처리를 한다. 2중화가 아닌 3중화를 선택한 이유는 운영 중인 블릭 중 1개의 1블릭에 문제가 생겼을 경우, 모든 트래픽이 남은 1개의 블릭으로 몰려, 장비 복구가 완료되지 않은 상황에서 남은 1개의 블릭마저 장애가 발생하는 현상을 줄이기 위해서이다.
본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서의 GlusterFS 기반 빅데이터 분산 처리 시스템을 설계하였다. 제안하는 시스템은 스마트 팩토리 환경에서의 방대한 양의 트래픽에 대처하기 위해 Scale Out으로 서버를 구축하여 트래픽을 분산시켰으며, 네트워크 부하로 인한 서비스를 장애를 방지하기 위해 트래픽 속도 관리하였다. 또한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 빈번한 IO로 인한 물리적 저장소의 파괴 현상에 대처하기 위해 GlusterFS를 이용하여 저장되는 파일들을 3중화 처리하여 파일 소실에 대한 위험도를 감소시켰으며, DB를 통해 저장되는 파일정보의 분산 처리 및 데이터 보호를 위해 MySql의 마스터/슬레이브 구조로 구현하였다.
데이터처리
네트워크는 부하율은 데이터 저장시 발생되는 지연시간을 측정과 저장되는 데이터의 크기를 점층적으로 증가시켜 제안하는 시스템의 네트워크 부하를 Poisson 분포를 활용하여 분석한다.
데이터 손실률은 다중화 및 초기 블릭에 정상적으로 저장되지 않는 확률을 계산한 것으로 앞서 설명한 네트워크 부하율과 동일하게 Poisson 분포를 활용하여 분석한다. 데이터가 저장되는 동안 손실되는 데이터는 l, 평균적으로 발생하는 손실 횟수는 α, 저장되는 블릭 수는 n, 데이터 손실률은 p로 정의한다.
성능/효과
둘째, 스마트 팩토리 환경에서의 빅데이터 분산 처리 시스템은 다양한 사용자들의 요구를 충족시키기 위해 데이터의 입·출력과 높은 처리 성능이 요구된다.
0241로 크게 변화가 없었다. 따라서제안하는 시스템은 스마트 팩토리 환경과 같이 동시에저장되는 블릭이 많은 환경에 적용함에 있어 적합하다.
분석 결과, 초반에 저장되는 블릭이 적었으나 데이터 손실률은 급격하게 증가되었다. 그러나 저장되는 블릭이 2,000개 이상이 될 때 데이터손실률은 최대 0.
셋째, 스마트 팩토리 환경에서의 빅데이터 분산 처리 시스템은 데이터에 대한 암호화, 데이터 영역에 대한 사용자간 엄격한 접근 제어, 사용자 데이터에 대한 관리자의 접근 제어와 같은 사항들이 요구된다.
첫째, 스마트 팩토리 환경에서의 빅데이터 분산 처리 시스템들이 처리하는 데이터의 양과 서버의 규모는 기존의 분산 파일 시스템들과는 비교가 되지 않을 정도로 규모가 크다. 또한 빅데이터 분산 처리 시스템의 대부분의 핵심적인 사항들은 비용적인 측면에서의 효율성, 지속적으로 증가하는 데이터들의 수용, 빈번하게 발생하는 장애에 대한 대처와 인프라 관리의 편리성이 요구된다.
후속연구
또한 GlusterFS 기반 분산 파일 관리 시스템은 빈번한 IO로 인한 물리적 저장소의 파괴 현상에 대처하기 위해 GlusterFS를 이용하여 저장되는 파일들을 3중화 처리하여 파일 소실에 대한 위험도를 감소시켰으며, DB를 통해 저장되는 파일정보의 분산 처리 및 데이터 보호를 위해 MySql의 마스터/슬레이브 구조로 구현하였다. 향후 본 설계를 기반으로 시스템이 구현이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트 팩토리란 무엇인가?
스마트 팩토리는 설계 개발, 제조, 유통 물류 등 생산 전체 과정에 정보 통신 기술을 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시킬 수 있는 지능형 공장이다. 스마트 팩토리에서 발생되는 데이터의 양은 공장의 규모 및 시설 수준에 따라 많은 차이를 보이지만, 기존의 생산관리시스템을 활용하여 방대한 양의 데이터를 발생시키는 스마트 팩토리 환경에 적용하기에 어려움이 있다.
데이터를 수집, 처리, 분석에 중요성이 대두되고 있는 스마트 팩토리에 요구되는 것은 무엇인가?
이러한 스마트 팩토리는 공정마다 방대한 양의 데이터를 발생하고 있으며, 이 데이터를 수집, 처리, 분석에 중요성이 대두되고 있다. 따라서 방대양의 데이터를 처리할 수 있는 빅데이터 분산 처리 시스템의 필요성이 요구되고 있다[1, 2].
최근 4차 산업혁명으로 인해 제조업이 적용하고 있는 것은 무엇인가?
최근 4차 산업혁명으로 인해 제조업은 스마트 팩토리 환경으로 변화하고 있으며, 설계·개발, 제조, 유통· 물류 등 생산 전체 과정에 정보 통신 기술을 적용하고 있다. 스마트 팩토리는 빅데이터 및 사물인터넷 기술들을 활용하여 생산성, 품질, 고객만족도 등을 향상시키고 있다.
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