초록

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본 논문에서는 서버의 운영체제에 의존적이지 않은 디스패처(Dispatcher)방식과 클라이언트의 요청에 대한 서버의 응답을 클라이언트와 직접 통신하는 직접 라우팅(Direct Routing) 방식을 혼합하고, 클러스터로 구성된 웹 서버들은 각각 서로 다른 컨텐츠를 가지고 클라이언트 요청에 해당 서버에서 응답하는 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법을 제안한다. 기존의 디스패처는 해당 디스패처에 관련된 서버들 간의 부하 분산을 효과적으로 처리하는데 목적을 두지만, 제안한 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법은 부하 분산보다는 디스패처에 대한 오버헤드(Overhead)를 감소시키고 클라이언트의 서비스에 대한 응답시간(Response-time)을 최소화하는데 그 목적을 둔다. 또한 본 논문에서는 서로 다른 컨텐츠로 구성되어 있는 서버들 중에 특정한 한 서버가 페일(Fail)이 발생했을 때 전체 컨텐츠로 구성되어 있는 또 하나의 서버를 가지고 페일 문제를 해결한다. 본 논문에서 제안한 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법을 월드 와이드 웹(World Wide Web)에 적용시 폭발적으로 증가하는 서비스 요청과 이로 인만 디스패처의 오버헤드를 효과적으로 처리하여 보다 빠르고 신뢰적인 서비스가 가능할 것으로 기대된다.

본 논문에서는 서버의 운영체제에 의존적이지 않은 디스패처(Dispatcher)방식과 클라이언트의 요청에 대한 서버의 응답을 클라이언트와 직접 통신하는 직접 라우팅(Direct Routing) 방식을 혼합하고, 클러스터로 구성된 웹 서버들은 각각 서로 다른 컨텐츠를 가지고 클라이언트 요청에 해당 서버에서 응답하는 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법을 제안한다. 기존의 디스패처는 해당 디스패처에 관련된 서버들 간의 부하 분산을 효과적으로 처리하는데 목적을 두지만, 제안한 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법은 부하 분산보다는 디스패처에 대한 오버헤드(Overhead)를 감소시키고 클라이언트의 서비스에 대한 응답시간(Response-time)을 최소화하는데 그 목적을 둔다. 또한 본 논문에서는 서로 다른 컨텐츠로 구성되어 있는 서버들 중에 특정한 한 서버가 페일(Fail)이 발생했을 때 전체 컨텐츠로 구성되어 있는 또 하나의 서버를 가지고 페일 문제를 해결한다. 본 논문에서 제안한 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법을 월드 와이드 웹(World Wide Web)에 적용시 폭발적으로 증가하는 서비스 요청과 이로 인만 디스패처의 오버헤드를 효과적으로 처리하여 보다 빠르고 신뢰적인 서비스가 가능할 것으로 기대된다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서 제안하는 웹 서버 클러스터 기법은 디스패처에서 각 웹 서버에 대한 효과적인 부하 분산을 하는데 중점을 두는 것이 아니고, 디스패처의 트래픽에 대한 오버헤드를 감소시키고, 클라이언트의 요청에 대한 서비스 응답 시간을 최소화하는데 목적을 둔다. 제안하는 웹 서버 클러스터 구조도는 그림 2와 같다.
• 본 논문에서는 클러스터로 구성된 웹 서버들은 각가 다른 컨텐츠를 가지고 있으므로 부하분산하는 알고리즘을 적용하지 않고 디스패처는 클라이언트 요청에 맞는 컨텐츠를 가지고 있는 웹 서버에게 전달하는 모델을 제안하였다. 제안한 웹 서버 클러스터는 기존의 솔루션에 비해 다음과 같은 장점이 있다.
• 디스패처로 도착하는 모든 패킷들을 관리하고 변경하는 작업들은 많은 처리 비용이 들고 클라이언트의 요청이 많아지면 병목현상을 일으킬 수 있으며 [5], 또한 문자(text) 정보 같은 작은 데이터만 요구하는 패킷(HTML)을 받는 경우는 별 문제가 되지는 않지만 요즘과 같이 기본적인 문자뿐만 아니라 동영상 파일, 음악 파일, 이미지 파일과 같은 많은 양의 멀티미디어 데이터(MPEG, MP3)를 요구하는 패킷을 받는 경우엔 웹 서버 간 부하가 균등하더라도 요청된 데이터의 크기가 크면 특정 웹 서버의 부하는 증가되고 전체 웹 서버의 부하는 불균등하게 되어 패킷을 처리하는데 많은 시간이 걸리거나 심각할 경우 더 이상 서비스를 할 수 없게 될 수도 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 본 논문에서 제안한 웹 서버 클러스터 기법을 소개한다.

제안 방법

• 또한, WOW Linux 7.0 운영체제에서 UC Berkely 대학의 네트워크 시뮬레이터인 ns-2.1b8a를 사용하여 시뮬레이션하였다. 성능 평가을 위해 사용한 Data Set은 동국대학교 웹 서버 로그 파일 올 표본 추출하여 Data Set으로 이용하였고, 성능 비교는 앞에서 언급한 디스패처 방식(부하가 적은서버를 선택하는)과 제안한 웹 서버 클러스터 기법에 대해 실험하였다.
• 1b8a를 사용하여 시뮬레이션하였다. 성능 평가을 위해 사용한 Data Set은 동국대학교 웹 서버 로그 파일 올 표본 추출하여 Data Set으로 이용하였고, 성능 비교는 앞에서 언급한 디스패처 방식(부하가 적은서버를 선택하는)과 제안한 웹 서버 클러스터 기법에 대해 실험하였다.
• 제안하는 웹 서버 클러스터 기법의 구성은 들어오는 모든 클라이언트의 요청에 대해 각각의 컨텐츠를 가지고 있는 웹서버로 전달하는 하나의 디스패처와 서비스에 대한 응답을 하는 세 개의 웹 서버 그리고 세 개의 웹 서버들 중 페일에 대처하기 위한 하나의 백업 서버를 가지고 있다. 각 서버에대한 IP 주소가 있는데, 클라이언트 입장에서는 디스패처를 서버로 인식하여 모든 클라이언트는 디스패처의 단일 IP 주소만으로 접근 하며, 웹 서버 자체는 감추어지게 된다.

대상 데이터

• 본 논문에서 제안한 웹 서버 클러스터 기법를 객관적으로 평가하기 위하여 1대의 디스패처와 3대의 웹 서버. 그리고 백업 서버 1대로 구성하였으며, 시스템 사양은 Pentium m 1.

성능/효과

• 두 가지 방식에 대한 처리량(Throughput)을 보면 제안한 웹 서버 클러스터가 기존의 디스패처 방식보다 정적 컨텐츠 (HTML, Document, Image, etc.)가 69%, 멀티미디어 컨텐츠(video, audio, MPEG, etc.)는 56%, 동적 컨텐츠(전자상거래, ASP, JSP, PHP, etc.)는 53%가 각각 증가하였음을 알 수 있었고, 응답 시간에서도 지수 분포 모델로 실험했을 때 기존의 디스패처 방식은 평균 2.7초에 반해 제안한 웹 서버 클러스터는 응답 시간이 평균 2.3초로 16% 정도 더 짧다는 것을 보았다. 전체적으로 제안한 컨텐츠를 기반으로한 웹서버 클러스터 방식이 기존의 디스패처 방식보다 성능 면에서 월등히 향상되었음을 알 수 있었는더), 이러한 이유는 오래 걸리는 클라이언트 요청으로 인해 짧은 요청이 기다려야 하는 기존의 방식을 제안한 컨텐츠를 기반으로 한 웹 서버 클러스터 기법으로 해결했기 때문이다.
• 효률적으로 운용한다. 두 번째로 기존의 디스패처 방식의 서비스 응답이 디스패처를 거치지 않고 클라이언트에게 직접 전달되기 때문에 응답 시간이 감소된다. 세 번쩨로 특정한 웹 서버의 페일이 발생하더라도 백업 서버에서 쉽게 대처할 수 있다.
• 첫 번째로 제안한 웹 서버 클러스터는 부하 분산 기능이 없으므로 디스패처에 대한 오버헤드가 적어 전체 웹 서버의 성능을 효률적으로 운용한다. 두 번째로 기존의 디스패처 방식의 서비스 응답이 디스패처를 거치지 않고 클라이언트에게 직접 전달되기 때문에 응답 시간이 감소된다.

후속연구

• 많은 트랙픽이 발생할 수 있다. 따라서 앞으로의 연구과제로는 주디스패처가 다운되었을 때 전환 가능한 보조 디스패처를 구현하는 방법과 특정한 웹서버에 몰리는 트래픽을 분배 처리하는 연구도 진행되어야 할 것이다.

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이 논문을 인용한 문헌

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