네트워크 연결형 가상화스토리지 기술의 대표로서 SAN(Storage Area Network)와 NAS(Network Attached Storage) 및 IP SAN이 있다. NAS와 SAN은 시스템 통합, 빠르고 편리한 설치, 중앙 관리, 편리한 백업, 고가용성, 데이터 공유의 장점을 가지고 있다. 현재까지는 SAN 제품들 간 호환성 문제나 투자비용의 문제 등으로 인하여 시장 형성이 빠르지 못하나 SAN 환경에 대한 투자가 증가하고 있다. 그리고 앞으로는 서버 종속적인 가상화스토리지 시스템의 증가세는 둔화되고 NAS 또는 SAN의 가상화스토리지의 성장세가 지속될 것이다. 본 연구에서는 최근의 인터넷 환경으로 인한 컴퓨팅 환경의 변화에 따른 가상화스토리지 시스템에 대한 요구 사항의 분석과 이를 만족하기 위한 스토리지 기술과 네트워크 연결형 가상화스토리지 기술의 NAS와 SAN을 비교하며 네트워크 연결형 가상화스토리지 시스템에 관련된 표준화에 대하여 연구하였다.
가상화 기술은 하나의 물리 머신에서 다수의 가상 머신을 제공하고 이들이 상호 독립적으로 수행될 수 있도록 한다. 현재 가상화는 클라우드 서버 시스템의 활용률을 높이고 전력 소모를 줄이기 위한 기술로서 각광받고 있다. 최근 이러한 가상화 기술을 스마트 임베디드 디바이스에도 적용하려는 시도가 있다. 하지만 임베디드 시스템은 일반적으로 서버 시스템에 비해서 성능이 낮은 하드웨어를 사용하므로 가상화 오버헤드에 대한 고찰이 필요하다. 본고에서는 기존에 널리 사용되는 대표적인 공개 소스 가상화 플랫폼들을 대상으로 네트워크 I/O를 지원하는 방식에 대해서 설명하고 이들의 성능을 비교한다. 또한 가상화 환경에서 네트워크 I/O 성능을 향상시키기 위한 최근 동향에 대해서도 함께 논의한다.
본 논문에서는 클라이언트 가상화 기술을 이용하여 로컬 컴퓨팅 환경의 성능 저하를 최소화 하고 가상화된 사용자 영역에서 사용자가 필요한 기능을 사용할 수 있도록 효율적으로 제공하며, 로컬 컴퓨팅 환경의 중요정보 보호와 성능의 안정성 및 지속성을 유지하였다. 또한 로컬 컴퓨팅 환경 뿐만 아니라 악성코드와 같은 공격으로부터 가상화된 영역을 보호하기 위한 방법을 제안함으로서 가상화된 영역에 있는 데이터들의 암호화를 통하여 가상화된 사용자 영역의 보안을 극대화시켰다. 가상화를 통해 로컬 컴퓨팅 자원을 그대로 사용하면서 효율적으로 로컬 컴퓨팅 시스템으로부터 하나의 사용자 컴퓨팅 리소스를 분리시키는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
현재 가상화 기술은 많은 연구를 통해 다양한 분야에서 널리 쓰이고 있다. 그러나 여전히 I/O 워크로드는 가상화로 인한 성능 저하로 인하여 가상화 분야에 적용되지 못하고 있다. 이전의 많은 연구에서 가상화 I/O 과정의 모드전환과 중복된 I/O 스택을 이러한 성능 저하의 원인으로 파악하고, 이를 해결하기 위한 기법을 제안하였으나 여전히 가상화 되지 않은 환경의 물리장치에 비해 낮은 성능을 보여주었다. 본 논문에서는 가상화 라이브러리를 사용하는 새로운 I/O 가상화 기법을 제안한다. 본 제안기법은 가상화 I/O 과정에서 발생하는 모드 전환을 완전히 제거하고 게스트 운영체제의 I/O 스택을 우회함으로써 /O 성능을 향상 시킨다. 네트워크 환경을 위한 프로토타입 구현을 통해 본 제안기법은 네트워크 처리량을 169% 향상시키며 네트워크 지연을 38% 감소시킴을 확인하였다.
가상화 기술은 다양한 분야에서 컴퓨팅 환경의 자원 활용성을 높이기 위해 사용되고 있다. 가상화 환경의 성능을 향상시키기 위해 여러 가지 연구가 진행되었고 프로세서/메모리 가상화의 경우 비약적인 발전이 있었다. 하지만 빈번한 입출력 워크로드에서 장치 가상화는 아직까지 모드 전환에 의한 성능 저하로 연구가 더 필요한 실정이다. 이에 본 논문에서는 입출력 중심 워크로드의 효과적인 실행을 위하여 커널의 공유 메모리 공간과 에뮬레이터 I/O 서비스 스레드의 폴링을 이용하여 게스트에서 I/O 요청 시에 발생하는 모드 전환을 제거하였고 성능 개선을 확인하였다.
최근 가상화 기술에 대한 관심이 높아짐에 따라 많은 기업들이 하드웨어 가상화, 프레젠테이션 가상화, 응용 프로그램 가상화를 시도하고 있다. 가상화는 일부 컴퓨팅 리소스를 추상화하는 기술을 말한다. 가상화 기술은 경제적인 측면에서 아주 유리한 기술이며 업무 환경을 개선할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 가상화를 하드웨어 가상화, 응용프로그램 가상화, 프레젠테이션 가상화로 분류하고 각각 분야의 가상화 기술을 분석하고 기술의 개발 상황을 알아본다. 또한 최근 가상화 기술의 동향을 분석하고 앞으로의 가상화 기술의 연구 방향에 대해 제안한다.
본 논문에서는 SW 분할 실행을 이용한 데스크탑 가상화 환경에서 데이터 보안 방법을 제안한다. 사용자에게 분리된 가상머신을 할당하는 가상화 환경에서는 하나의 가상머신에서 실행되는 어플리케이션이 다른 가상머신에서 실행되는 어플리케이션과 고립된다는 장점이 있지만, 어플리케이션 가상화 서비스를 위한 분할 실행 기술에서는 서버에서 실행되는 어플리케이션들이 서버의 루트 권한으로 실행되므로 사용자 사이의 고립을 지원하지 않아 데이터 보안에 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해서 서버 스토리지 필터, 뷰어 필터 및 파일 매핑 테이블을 이용한 데이터 보안 방법을 제안한다.
연속적이고 동기화된 미디어 스트림을 요구하는 분산 가상 환경 (DVE: Distributed Virtual Environment) 시스템은 크게 3 개 계층, 즉 가상환경, 동기화, 그리고 네트워크 계층 등으로 나누어 질 수 있다. 그 중 동기화 계층의 목적은 그룹 멤버들 간에 일관된 전역적인 상태와 멤버쉽을 유지하게 하는 것이다. 분산 가상 환경에서 이질적인 종단 시스템들 간에 효율적인 미디어 재생을 위해 적응형 동기화 기업들이 연구 되어 왔으나 기존의 적응형 동기화 기업은 가변적인 재생지연의 조절로 인하여 skipping 과 pausing 현상 을 야기한다. 본 논문에서는 분산 가상환경 시스템에서 다자간 미디어 재생을 지원하기 위한 동기화 계층을 설계하고 구현하는 방법에 대해서 기술한다. 특히, 가변적인 네트워크 상태로 인해 발생되는 이벤트 패킷 지연 (delay) 과 순서 오류 (out of sequence) 를 수신 측에서 효과적으로 제어하기 위한 적응형 동기화 재생 기법을 제안하고 skipping 과 pausing 현상을 감소시키기 위한 재생 버퍼 구조를 소개한다. 실험을 통하여 제안된 기법의 효율성을 검증하였다.
클라우드 컴퓨팅 환경에서는 고성능 컴퓨팅을 지원하기 위해 사용자에게 GPU(Graphic Processing Unit)가 할당된 가상머신을 제공하여 사용자가 고성능 응용을 실행할 수 있도록 지원한다. 일반적인 컴퓨팅 환경에서 한 명의 사용자가 GPU를 독점해서 사용하기 때문에 자원 경쟁으로 인한 문제가 상대적으로 적게 발생하지만 독립적인 여러 사용자가 컴퓨팅 자원을 공유하는 클라우드 환경에서는 자원 경쟁으로 인해 서로 성능 영향을 미치는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 여러 개의 가상머신이 단일 GPU를 공유하는 RPC(Remote Procedure Call) 기반 GPU 가상화 환경에서 다수의 가상머신이 GPGPU(General Purpose computing on Graphics Processing Units) 작업을 수행할 때 GPU 메모리 입력 경쟁으로 인해 발생하는 커널 함수의 실행 지연 문제를 분석한다.
클라우드 컴퓨팅 기술의 발전으로 서버 환경에 한하여 적용되었던 가상화 기술이 데스크탑 환경으로 빠르게 확산되어가고 있다. 클라우드 컴퓨팅 환경은 가상화 기술을 이용하여 하나의 물리적 자원위에서 여러 개의 가상 머신을 운용하기 때문에 효과적인 로드 밸런싱(load balancing) 기법을 필요로 한다. 하지만 기존 서버 가상화 환경에서의 로드 밸런싱 정책은 프로세서와 네트워크 사용률을 주된 로드 측정의 기준으로 삼았다. 그에 반해 데스크탑 클라우드 컴퓨팅 환경 하에서의 데스크탑 가상 머신은 사용자 유형에 따라 다양한 종류의 작업 요청을 처리해야 하기 때문에 처리 중인 작업의 특성을 고려한 보다 유연한 로드 밸런싱 정책을 필요로 한다. 본 연구에서는 데스크탑 클라우드 컴퓨팅 환경에 적합한 로드 밸런싱 정책을 제시하고, 이를 바탕으로 제안하는 기법이 가지는 효율성을 기존 방식과 비교 및 분석 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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