최근, 국내외적으로 국가차원에서 Grid에 대한 다양한 연구가 이루어지고 Grid 컴퓨팅 기술에 대한 상용화의 추세가 보이면서 Grid 시스템에 참여하는 엔티티의 수가 날로 증가하고 있다. 따라서 Globus에 기반 한 Grid환경에서의 기존의 LDAP시스템은 늘어나는 부하를 처리하기에는 충분하지 못하게 되었고 제공할 수 있는 성능의 한계를 초과하고 있다. 이를 위하여 고성능 Grid환경에 부합되는 새로운 LDAP시스템의 설계가 필수적이고 이를 위해서는 기존 LDAP시스템에 대한 성능분석이 우선시 되어야 한다. 하지만 기존의 대부분의 연구는 읽기 동작이 대부분을 차지하는 기존의 응용들을 위한 성능향상에 목적을 두고 있어서 쓰기 동작이 대부분을 차지하는 Grid환경에 적용하기에는 부적합하다. 본 논문에서는 노드수(n), 도착율(λ), 읽기 확률(Pr)변화에 따른 분산 기반 모델과 복제 기반 모델에서 성능분석의 결과를 제시한다. 이를 위하여 M/M/l 큐잉모델을 기초로 기존 LDAP시스템에 대한 분산과 복제에 기반 한 분석모델을 도출하고, 분석모델을 통한 성능분석의 결과를 제시한다. 본 논문의 목표는 이러한 성능분석의 결과를 바탕으로 고성능 Grid환경에 부합되는 새로운 LDAP시스템의 설계방향을 제시하고자 한다. 또한 이러한 결과들은 고성능 Grid환경에서 LDAP기반의 GIS시스템의 설계에 기초자료 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
최근 지역적으로 분산되어 있는 이질적인 고성능 컴퓨팅 자원을 하나로 묶어 거대한 시스템을 구성하는 그리드 컴퓨팅(Grid Computing)에 대한 연구가 활발하게 이루어짐에 따라, 본 논문에서는 그리드 시스템에서 클라이언트 작업들을 특성에 따라 분류하여 우선순위가 높은 작업은 예약이 가능한 큐로 분배하고 우선순위가 낮은 작업은 백필이 가능한 큐로 할당하는 다중 큐 스케줄링 기법을 제안하였고 다양한 실험을 통하여 제안된 기법들의 성능을 평가하였다. 그 결과 그리드 컴퓨팅 시스템의 이용률(Utilization)이 높아지고, 작업 지연시간(Slowdown)이 줄어드는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 여러 개의 노드가 상호연결망으로 연결되어 각각의 메모리를 공유하는 CC-MUMA 시스템인 고성능 멀티미디어 서버(MX-Server)상에서 다중 스레드 프로세스의 노드 스케줄링 설계 및 구현 내용을 소개한다. 고성능 멀티미디어 서버의 컴퓨팅 서버용 운영체제인 COSMIX(cache COherent Shared Memory unIX)에서는 서버의 플랫폼에 알맞은 하드웨어 및 시스템 관련하여 CC-NUMA 시스템에 적합한 운영체제 기능을 설계하였다. 고성능 멀티미디어 서버는 최대 8개까지의 노드로 구성된 CC-NUMA 시스템으로 각 노드들은 SCI ring으로 연결된다. 이러한 CC-NUMA 구조의 시스템에서 데이터의 지역성을 고려한 노드 스케줄링 방식으로 Oracle8i와 같은 DBMS의 성능을 높이고자 한다. 고성능 멀티미디어 서버에서는 데이터의 저역성을 고려하여 한 노드에 프로세스를 바인드 하는 기능이 있으나, 그중 다중 스레드로 구성된 프로세스의 바인드 기능은 없다. Oracle 8i와 간츤 DBMS에서는 다중 스레드로 구성된 하나의 프로세스가 일정한 디스크를 점유하여 사용할 수 있으므로 이와 같은 다중 스레드의 프로세스를 해당 디스크가 있는 하나의 노드 즉 cg에 마인드 하는 기능을 구현하였다. 현재는 가용한 플랫폼이 없어서 MX Server 대신 PC 테스트베드를 이용한 CC-NUMA 시스템의 시뮬레이션 환경을 구축하여 다중 스페드의 CG 바인드 기능을 개발하고 그 시험을 완료하였다.
나날이 커져가는 데이터 처리량의 수요를 충족시키기 위한 방법의 하나로 수십개의 코어와 여러 채널의 고대역폭 메모리를 탑재한 프로세서가 상위 슈퍼컴퓨터 시스템에 도입되어 사용되고 있다. 이러한 Scale-out 방식은 성능 한계를 크게 끌어올릴 수 있지만 제대로 된 작업 배분이 되지 않았을 때 성능이 떨어질 가능성이 있다. 본 연구에서는 인텔 KNL 프로세서의 고성능 온칩 메모리의 성능 벤치마크를 진행하여 병목 현상이 실제로 존재함을 확인하였다. 또한 이런 성능 저하 패턴을 찾아내고 원인을 분석하여 향후의 시스템에서 이러한 문제를 최소화하기 위해서 하드웨어, 시스템 소프트웨어 수준에의 보완 방안을 제안한다.
최근 기초 과학 분야뿐만 아니라 빅데이터 분석, 인공 지능과 같은 컴퓨터 과학 분야에서도 대용량의 컴퓨팅 자원을 많이 활용함에 따라 슈퍼컴퓨터와 같은 고성능 컴퓨팅 자원에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 이러한 대규모 컴퓨팅 자원을 안정적으로 운영하기 위해서는 실패 작업의 특성에 대한 상세한 분석이 필수적이다. 본 논문에서는 한국과학기술정보연구원에서 운영하고 있는 슈퍼컴퓨터(Tachyon)에서 1년 동안 수집된 작업 데이터를 기반으로 고성컴퓨팅 시스템을 활용하는 작업의 특성을 파악하기 위해 다음 3가지의 분석 결과를 제시한다. 첫째는 실패한 작업의 비율, 평균 사용한 procssor수, 전체 작업 시간 중 실패 작업이 차지한 비율과 같이 간단한 통계적 분석 결과를 제시한다. 둘째는 실패한 작업의 inter-arrival time 분포 모형을 제시한다. 마지막으로 시간에 따른 실패 작업 확률을 분석하기 위해 inter-arrival time 값을 이용하여 hazard rate 결과를 제시한다.
요즘 신산업으로 떠오르고 있는 개인 유전체 분석이나 차세대 시퀀싱 기술과 같은 고성능 컴퓨팅 응용들은 data-intensive한 작업들을 요구하며, 이러한 응용을 지원하기 위한 고성능 파일 시스템 기술에 대한 연구들이 다수 진행 중이다. 그러나 그 결과물들은 업체별로 보유한 고유 기술로서, 상호 호환성 등의 문제로 인해 표준화의 필요성이 제기되어 왔다. 현재 파일 시스템과 관련하여 거의 모든 IT 업체에서 사용하고 있는 실질적인 표준은 NFS(Network File System)이다. IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 이러한 요구사항들을 반영하여 2010년에 NFSv4.1 표준을 공표하였고, 특히 I/O 성능을 향상시키기 위한 pNFS(parallel NFS)는 NFSv4.1의 핵심 기능으로서 다수업체들과 연구기관들에서 많은 관심을 받고 있다. 본 고에서는 pNFS 표준화 및 연구개발 동향과 관련된 이슈들에 대해 기술하고자 한다.
지리적으로 분산된 이 기종의 유휴 자원들을 서로 연결하여 가상의 고성능 컴퓨팅 자원으로 사용하는 그리드에서 자원에 대한 접근 제어 시스템의 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 자원에 대한 접근 제어 시스템을 설계 및 구현한다. 특히, 그리드 환경 구축 시 가장 많이 사용되는 Globus Toolkit을 기반으로 하고 각 자원을 제공하는 사이트의 자율성을 보장하는 자원 접근 제어 시스템을 설계 및 구현하였다.
고성능 컴퓨팅 자원으로 널리 사용되고 있는 클러스터(cluster)는 독립된 시스템을 네트웍으로 연결해 놓은 것으로 단일 시스템 이미지를 제공하는 것이 중요한데, 그 중에서도 클러스터에서 수행되는 작업을 지속적으로 모니터링하는 것은 관리자와 사용자에게 모두 필요하다. 본 연구에서는 기존의 클러스터 모니터링 등을 목적으로 개발된 툴과 비교하여 기능 및 성능이 우수한 프로세스 모니터링 시스템을 설계하고 개발하였다.
현재 그리드 컴퓨팅에 관한 연구는 그리드 컴퓨팅 인프라의 성공적인 구축과 함께 그리드 컴퓨팅의 응용분야가 확대됨으로써 그리드 컴퓨팅이 제공하는 고성능 연산 자원뿐만 아니라 대용량의 저장장치와 데이터베이스를 이용하기 위한 데이터 그리드에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 하지만 데이터 그리드를 이용하는 응용에서 파일을 이용할 기회가 더욱 많음에도 불구하고 데이터베이스에 관한 연구에 비해 파일 데이터에 관한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 그리드 컴퓨팅 미들웨어의 표준으로 자리 잡고 있는 OGSA물 기반으로 한 그리드 파일 시스템을 설계한다. OGSA 기반 그리드 파일 시스템은 크게 전통적인 파일 시스템과 같은 단일 뷰를 가능케 하는 명명 공간 서비스, 여러 개의 같은 파일을 단일 파일로 보이게 하는 복제 파일 관리 서비스, 파일의 메타 데이터 정보를 관리하는 파일시스템 정보 서비스, 마지막으로 사용자들과 개발자들이 동일한 접근 방식을 이용하도록 하는 서버${\cdot}$클라이언트${\cdot}$파일 제공자 인터페이스로 구성된다.
최근 분산컴퓨팅 시스템은 서로 이질적인 시스템간 상호 연동성 문제를 해결하기 위한 새로운 시스템 아키텍처를 제시하고 있다. 통신시스템과 같이 제한적 실시간, 고성능 및 신뢰성을 요구하는 CORBA는 유연성, 효율성 및 예측성 등이 지원되어야한다. 본 논문에서는 개방형통신시스템용 소프트웨어를 지원하는 효율적인 CORBA 플랫폼 개발을 위해 2가지 방법을 제시한다. 첫째, 동일 호스트상에서 메시지 전달 오버헤드를 최적화하기 위해 공유 메모리 기반의 연동 프로토콜을 제시한다. 둘째, CORBA 플랫폼의 신뢰성 향상을 위해, 구현 객체 데이터베이스를 이용한 네이밍 서비스 서버 구현 방법과 제한적 실시간 특성 제공 방법을 제시한다. 따라서, 제안된 CORBA 플랫폼은 제한적 실시간 특성을 제공하고, 고성능이며 신뢰성 있는 네이밍 서버를 이용한 개방형 통신시스템에 적합한 소프트웨어 플랫폼임을 보인다. 본 논문은 플랫폼의 견고성이 요구되는 개방형통신시스템용 고성능 CORBA 플랫폼 설계 덴 구현에 목적을 둔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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