[논문]이중 채널 이더넷을 이용한 분산 결함 허용 시스템

최보곤; 김진용; 함명호; 신현식

이중 채널 이더넷을 이용한 분산 결함 허용 시스템
Distributed Fault-Tolerant System using Dual Channel Ethernet 원문보기

최보곤 (서울대학교 컴퓨터공학부) , 김진용 (서울대학교 컴퓨터공학부) , 함명호 (서울대학교 컴퓨터공학부) , 신현식 (서울대학교 컴퓨터공학부)

고가용성 및 고신뢰성의 분산 결함 허용 시스템의 설계와 구현에 대해서 다룬다. 이 시스템은 관리자 노드와 작업 노드 풀로 노드들을 구성하고, 각각의 노드들은 결함 허용 네트웍을 통해 통신을 하게 된다. 이 결함 허용 네트웍은 두 개의 네트웍이 중복되게 구성되어 한 네트웍의 결함 시에도 정상적인 데이터 교환을 보장한다. 여기서 중복된 네트웍을 위한 결함 검출 복구 기법이 필요하고 이들 관리자 노드와 작업 노드들의 관리를 위해 결함 허용 미들웨어가 포함된다. 미들웨어의 기능에 적응형 결함 허용 기법을 도입하여 실행 시간에 결함 허용 모드를 선택할 수 있게 하고, 결과적으로 보다 높은 가용성과 신뢰성의 결함 허용 시스템을 구성하였다.

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문제 정의

본 연구에서는 높은 신뢰성과 가용성을 동시에 만족시키는 분산 결함 허용 시스템의 설계와 구현을 제안할 것이다. 구성될 시스템의 각각의 노드들은 COTS NIC의 이중 채널로 구성 되고, 관리자(Supervisor) 노드와 작업 노드 풀(Operator node pool)을 구성하여 노드 결함에 따른 서비스 장애 시에도 계속 적인 서비스롤 보장하게 한다.

가설 설정

내부 네트웍은 액 티브 네트웍과 스탠바이 네트웍으로 중복되게 구성하는데, 두 개의 COTS 허브, 노드들은 두 개의 COTS NIC으로 네트웍에 연결된다. 발생할 수 있는 네트웍 결함을 가정한다면 (1) 스위칭 허브 결함, (2) 네트웍 링크 결함, (3) NIC 결함을 들 수 있다. 액티브 네트웍에서 결함이 발생할 경우 스탠바이 네트웍으 로 전환하여 결함을 극복하며 높은 신뢰성을 제공한다.

제안 방법

47 버전의 운영체제가 동작하 는 환경이다. 결함 검출 관리자는 하트비트(Heartbeat) 프로토 콜을 사용하여 네트웍과 노드들의 결함을 검출해 낸다. 관리자 노드에서 메시지를 보내며 작업 노드 풀의 노드들은 이 메시지에 옹답하여야 하는터】, 두 개의 채널에 동시에 메시지를 보내기 때문에, 하트비트 메시지의 개수는 如개가 된다(노드 개수 n).
본 연구에서는 COTS 네트웍 제품의 중복을 이용하여 결함 허용 네트웍을 구성하고, 각각의 노드에 미들웨어를 구성하였다. 이들 노드의 작업은 관리자 노드에서 작업 노드 풀로 명령 올 전달하고 데이터를 다시 전달받는 방식으로 동작한다.
하지만, 네트웍 상의 결함에 대한 고려의 부재와 노드를 선택하는 스케줄링 방식의 한계로 고신뢰성 및 고가용성이 요구되는 분산 환경에서는 적절치 못한 상황이었다. 이를 개선하 고, 정적인 작업 노드 스케줄링 방식에서 벗어나 적응형 결합 허용 기법(Adaptive Fault Tolerance)을 적용하여 동작 환경에 따라 유연하게(flexible) 스케줄링을 적용시키는 방식으로 연구 하였고 결과물을 얻었다. 앞으로의 연구는 두 개의 채널올 확장하여 n개의 채널에 대한 결함 검출 기법의 연구와 이를 적용한 분산 결함 허용 미들웨어의 지원에 있겠다.

성능/효과

미들웨어는 네트웍 결함의 검출과 복구, 작업 노드들의 관리, 결함 허용 통신, 적응형 결함 허용 기법을 이용하여 분산 결함 허용 시스템올 운영한다. 미들웨어를 커널 내부에 두지 않고, 애플리케이션 계층에서 설계하여 기존의 실시간 운영체제와 범용 운영체제에 이식성을 높이게 설계되었다. 관리자 노드와 작업 노드들에서 동작하며 논리적인 구조는 다음의 그림4와 같다.

후속연구

이를 개선하 고, 정적인 작업 노드 스케줄링 방식에서 벗어나 적응형 결합 허용 기법(Adaptive Fault Tolerance)을 적용하여 동작 환경에 따라 유연하게(flexible) 스케줄링을 적용시키는 방식으로 연구 하였고 결과물을 얻었다. 앞으로의 연구는 두 개의 채널올 확장하여 n개의 채널에 대한 결함 검출 기법의 연구와 이를 적용한 분산 결함 허용 미들웨어의 지원에 있겠다.

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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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