Development of a Fault-tolerant IoT System Based on the EVENODD Method

EVENODD 방법 기반 결함허용 사물인터넷 시스템 개발

The concept of Internet of Things (IoT) has been increasingly popular these days, and its areas of application have been broadened. However, if the data stored in an IoT system is damaged and cannot be recovered, our society would suffer considerable damages and chaos. Thus far, most of the studies on fault-tolerance have been focused on computer systems, and there has not been much research on fault-tolerance for IoT systems. In this study, therefore, a fault-tolerance method in IoT environments is proposed. In other words, based on the EVENODD method, one of the traditional fault-tolerance methods, a fault-tolerance storage and recovery method for the data stored in the IoT server is proposed, and the method is implemented on an oneM2M IoT system. The fault-tolerance method proposed in this paper consists of two phases - fault-tolerant data storage and recovery. In the fault-tolerant data storage phase, some F-T gateways are designated and fault-tolerant data are distributed in the F-T gateways' storage using the EVENODD method. In the fault-tolerant recovery phase, the IoT server initiates the recovery procedure after it receives fault-tolerant data from non-faulty F-T gateways. In other words, an EVENODD array is reconstructed and received data are merged to obtain the original data.

사물인터넷의 개념은 계속 발전하고 있으며, 그 웅용 분야를 넓히고 있다. 그러나, 만약에 사물인터넷 시스템에 저장된 중요한 데이터가 손상되고 복구할 수 없다면, 우리 사회는 상당한 피해와 혼란을 겪게 될 것이다. 지금까지의 결함허용에 대한 연구는 주로 컴퓨터시스템에 대해서 대부분 이루어졌으며, 사물인터넷에 관한 연구는 극히 적었다. 따라서, 본 연구에서는, 사물인터넷 환경에서의 결함허용 방법을 제안한다. 즉, 기존의 EVENODD 결함 허용 방법에 기초하여, IoT 서버의 원본 데이터에 대한 결함허용 저장 및 복구 방법을 제안하고, 이를 oneM2M 기반 사물인터넷 시스템에 구현하였다. 본 연구의 결함 허용 방법은 두 단계(결함 허용 저장과 복구)로 나뉜다. 결함 허용 저장 단계에서는 F-T 게이트웨이를 지정하고 결함 허용 데이터를 F-T 게이트웨이들에게 EVENODD 방식으로 분산 저장한다. 결함 복구 단계에서는 정상적인 F-T 게이트웨이들로부터 결함허용 관련 데이터를 수신한 IoT 서버는 복구 절차를 수행한다. 즉, EVENODD 배열을 재구성하고 분할된 데이터들을 합병하여 원본 데이터를 생성하여 복구한다.