지금까지 병원에서 사용하던 일반 종이차트를 벗어나 전자적으로 환자의 데이터를 기록하고 유전자 데이터를 이용하여 환자의 유사 질병까지 찾아 낼 수 있는 EMR(Electronic Medical Record 전자 의무 기록)이 개발되면서 의료계는 환자에게 더욱 신속하고 정확한 진료를 할 수 있게 되었다. 본 논문은 이에 그리드 환경을 접목하여 더 빠른 데이터 처리와 신뢰성 과 접근성을 높일 수 있는 방법을 제시한다. 첫째, 현재 기 개발된 EMR 시스템의 환경에서 인증된 사용자만이 스토리지에 접근 할 수 있도록 GSI Service를 이용하여 단일 인증 방식으로 보안성을 높이며 동시에 단 한번의 인증절차로 모든 자원을 활용 할 수 있다. 둘째, Replica Service를 이용하여 기존의 스토리지를 복제 하여 중요한 데이터 들을 보호하며 다수의 접근이 발생할 경우 처리를 분산 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 그리드 미들웨어인 글로 버스가 스토리지와 서버 상에서 CA인증을 담당하며 파일 전송을 담당하는 RFT는 스토리지의 Replica를 관리하는 RLS서버의 정보를 사용 하여 멀리 떨어져 있는 복제된 데이터와의 관계를 기억하고 접근시 가장 가용성이 뛰어난 머신에서 데이터를 불러온다. 이런 글로버스의 서비스 들은 중요하며 고용량이 데이터를 분산 시킴으로써 데이터의 지역성을 높여 재사용 혹은 동시 접근시 처리 시간을 단축 시킬 수 있다. 본 논문은 그리드 환경을 접목하여 이러한 서비스를 구현할 경우 높은 신뢰성과 접근의 신속성을 보장할 수 있다고 제시한다.
최근 컴퓨터와 인터넷 이용의 확산, 스마트폰을 포함한 스마트 기기의 보급과 소셜 네트워크 이용의 확대, 위치 기반의 다양한 서비스 확대 등으로 처리해야 할 데이터 크기가 증가하는 추세이다. 이에 따라 대용량 데이터에 대한 처리가 큰 이슈로 떠오르고 있다. 그로 인해 대용량 데이터 처리를 위한 큰 규모의 분산 컴퓨팅 환경을 지원하는 프레임워크인 하둡이 개발되었으며 많은 기업에서 이를 활용하고 있는 추세이다. 하지만 대용량 데이터 중 영상, 의료, 센서 데이터 등 다차원 데이터 처리에 관한 연구는 미비한 상태이다. 기존의 다차원 데이터 처리를 위해 다양한 다차원 인덱스가 제안되었지만, 대용량 다차원 데이터 처리는 단일머신에서는 비효율적인 단점이 있다. 본 논문에서는 다차원 인덱스 기법인 그리드 파일을 하둡의 분산 병렬 처리 모델인 맵리듀스를 기반으로 생성하는 기법을 제안한다. 또한 앞서 생성된 그리드 파일을 가지고 맵리듀스를 이용한 질의처리 방법을 제안 한다. 이로 인해 단일머신에서의 그리드 파일 생성을 병렬처리 함으로써 생성 시간을 단축시키고 질의 처리 또한 맵리듀스를 이용하여 병렬 처리 함으로써 질의 시간 단축을 예상한다.
본 논문에서는 기존의 산업 및 서비스 변화에 따라 발생하는 빅데이터 분석 서비스 처리를 위한 빅데이터 분석 서비스 브로커 시스템을 제안한다. 기존의 빅데이터 분석 시스템은 분석하는 시간 동안 지속적으로 자원을 점유하고 있어야 하며, 이러한 서비스를 이용하기 위해 내부에 대규모의 시스템을 구축하고 지속적으로 운영해야하는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 빅데이터 분석에 필요한 자원을 효과적으로 사용하기 위해 클라우드 기반의 자원 관리와 연계하고 서비스 이용을 용이하게 하기 위해 단일 엔드포인트 기반의 빅데이터 분석 서비스 호출 구조를 설계하였다. 이를 통해 빅데이터 서비스 분석에 소요되는 자원 점유에 따라 동적으로 자원을 생성 관리하여 자원을 보다 효과적으로 이용할 수 있는지 테스트베드를 구축하여 서비스 이용 및 자원 사용을 효과적으로 하는지 확인하였다. 또한, 이를 통해 대규모 자원을 지속적으로 점유해야하는 빅데이터 분석 플랫폼의 자원사용에 대한 한계를 일부 해소하여 자원을 효과적으로 이용할 수 있는 것을 확인하였다.
고에너지물리연구에서는 입자가속기에서 배출되는 막대한 양의 데이터를 저장, 처리하기 위한 계산능력과 대용량의 저장장치를 확보하는데 어려움을 겪어왔다. 또한, 실제 실험에 참여, 연구, 분석하는 인력 또한 전세계에 흩어져 있어 실험의 효율성을 떨어뜨리고 있다. 이러한 어려움을 해결하고자 차세대 인터넷이라 불리는 그리드를 활용하여 고에너지연구에서 필요로 하는 계산자원과 저장장치, 데이터에 대한 접근성 등을 확보한다는 방안이다. 이 글에서는 CERN에서 개발한 EU-DataGrid 소프트웨어를 이용한 고에너지물리 데이터 그리드의 구축 상황을 기술하였다.
다양한 그리드 커뮤니티가 생겨나면서 그리드 환경에서의 데이터 분산 전송의 요구가 증가하고 있다. 기존 LAN 환경 또는 특수 목적 네트워크망에서는 데이터 분산 전송을 위해서 멀티캐스팅 기술을 활용하여 네트워크 트래픽을 많이 줄일 수 있었다. 하지만 전송 성능이 일반 유니캐스트 전송보다 좋지 못하고, 하드웨어 지원 없이는 일반적인 WAN 환경에서 멀티 캐스팅을 적용할 수 없다는 단점을 갖고 있어서 그리드 응용에 적용하는 데는 한계가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 본 논문에서는 데이터 분산 전송 기법인 DDMG(Data Dissemination Mechanism for Grid)를 제안하였다. DDMG는 보다 신속한 데이터 전송을 위하여 P2P 데이터 공유 방법을 활용하였으며, 또한 Globus XIO 라이브러리를 활용하여 그리드 환경의 다양한 프로토콜을 지원하도록 설계하였다. 본 논문에서는 DDMG 기법을 구현하여 LAN 환경과 WAN 환경에서 일반 유니캐스트 전송 방법과 비교 분석하였다.
90년대 중반에 등장한 그리드(GRID)는 지역적으로 분산되어 있으며 소유자가 서로 다른 다양한 컴퓨팅 자원의 효과적인 공유를 목적으로 하며, 시스템의 구축에 필요한 스케쥴링, 자원 관리, 보안, 성능 측정 및 상태 모니터링 등의 문제를 해결하기 위한 다양한 미들웨어 및 개발 도구가 연구되고 있다. 그리드 시스템에서 사용되는 데이터는 FTP 서버, 파일 시스템, 데이터베이스 등 여러 장치에 저장되어 개별적인 인터페이스를 통해 접근된다. 각각의 인터페이스론 통하여 접근하므로 사용 방법이 어렵고 확장성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 연구에서는 데이터베이스, FTP, 파일 시스템에 산재한 그리드 데이터를 동시에 지원하고, URL을 통해 단일 인퍼페이스로 접근하게 해 주며, 3계층 구조와 데이터 캐시를 이용하여 성능과 확장성을 제공하는 시스템을 구현한다.
최근 디지털 의료영상 자료들이 급격히 증가하고 의학과 임상에서 많은 병원과 기관 사이의 협업연구가 증가함에 따라 지리적으로 분산된 외부 기관과의 원격 데이터 공유 및 원격의 데이터 접근이 필요하게 되었다. 의료 장비 사이의 데이터 교환을 위한 DICOM은 외부 기관의 방화벽으로부터 의료 이미지 데이터 접근을 지원하는 보안 방법과 전송 속도 문제로 인해 협업 환경에 적합하지 않으며, 의료 이미지 데이터 관리 기능을 제공하지 못한다. 본 논문에서는 그리드 기반의 협업 환경을 제안하고 웹 서비스를 이용한 그리드 데이터 관리 기능을 구현하여 의료 분야의 PACS 통합과 의료 이미지 데이터 교환 문제를 해결하였다.
그리드 기반 대규모 신약후보물질탐색환경에서는 (1) 대규모의 도킹 작업을 그리드 상에 제출한 후 이들을 지속적으로 관리하고, (2) 실행된 각 작업들은 동시에 그리드 스토리지 및 메타데이터 카탈로그 서비스에 접근한다. 우리는 위의 두 부분에서 성능의 개선이 필요함을 발견하였다. (1)의 과정에서 제출된 작업의 상태 정보를 얻기 위해 그리드 스케쥴러를 사용하던 기존의 방식은 대규모 작업 제출에 의한 부하 문제로 정확한 정보를 신속하게 얻는 데 어려움이 있어 제출된 작업의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다. 그리고 (2)의 과정에서는 동시에 실행된 대규모 작업들의 접근 요청이 그리드 스토리지 및 메타데이터 카탈로그 서비스에 집중되면서 이로 인해 성능 저하가 일어났다. 본 연구에서는 기존 환경에서 찾아낸 위의 두 가지 주요 부분에서 발견한 성능 이슈를 밝히고 또 이에 대한 해결 방법을 제시한다.
데이터 그리드는 분산 데이터베이스 환경에서 상호간 데이터의 공유 및 교환을 통하여 분산 데이터를 효율적으로 사용하기 위한 기술이다. 최근에는 레거시 시스템간의 협업을 하기 위해 상호 연결의 필요성이 강조되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 독립주인 레거시 시스템을 상호 연결하기 위해서는 노드간의 회선 점유율이 증가하고, 데이터의 이질적인 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 XMDR 기반의 데이터 그리드 시스템을 제안한다. 본 논문의 데이터 그리드 미들웨어는 ISO/IEC11179에서 제안한 정보 공유 및 교환을 위한 표준인 MDR과 정보의 효율적인 이용을 위한 온톨로지를 포함하여 확장한 개념인 XMDR(eXtended Metadata Registry)에 기반을 두었으며 분산 플랫폼으로부터 독립적이고 자유로운 이동성을 가지고 있는 이동 에이전트 기술을 사용하였다.
그리드 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터의 처리와 데이터 통합을 위하여 그리드 데이터베이스 관리 시스템이 사용되며, 각 노드의 처리 성능과 가용성 향상을 위하여 서로 다른 위치에 복제본 데이터를 갖는다. 그리드 데이터베이스 환경에서 동시 다발적으로 저장된 복제본 데이터에 대한 갱신이 발생하는 경우 그 우선순위가 모호해져 갱신에 대한 전파 순서가 섞이게 되고 결국 데이터에 대한 일관성이 없어지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 그리드 데이터베이스에서 일관성 유지를 위한 버전 관리 기법을 제안한다. 제안 기법은 버전 관리자라는 버전 관리 프로세서를 사용하여 각 복제본 데이터들의 버전을 관리한다. 버전 관리자는 초과용량 대기열과 우선갱신 대기열 갖고, 노드에서는 우선순위 대기열을 통하여 각 노드들에서 발생하는 갱신 연산의 일관성을 유지함으로써 기존의 기법보다 안정적이고 빠른 갱신을 나타낸다. 제안 기법은 성능평가를 통해 안정적이고 빠른 갱신을 보임으로써 기존의 기법에 비하여 향상된 성능을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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