데이터베이스에 저장되어 있는 데이터를 그리드 시스템에서 사용하기 위해서는 먼저 시스템에 필요한 데이터를 수집하여 데이터베이스나 파일 시스템에 저장한 후, 데이터베이스의 데이터 및 그 인덱스를 관리하는 전용의 모듈을 별도로 구현하고, 그리드 시스템에 연동시켜야 한다. 웹 기반의 데이터 검색 시스템을 구현하여 데이터베이스에 있는 데이터들을 그리드 시스템에서 바로 사용할 수 있다면, 전용의 데이터 모듈 없이 그리드 시스템에서 바로 데이터를 처리할 수 있으므로, 보다 효율적이고 사용하기 쉬우며, 데이터베이스의 변경에 유연하게 대처한 수 있을 것이다. 본 논문에서는 웹 기반 데이터베이스의 데이터를 바로 그리드 시스템과 연계시켜 사용한 수 있는 검색 시스템을 제안한다. 이 검색 시스템을 이용하여 버추얼 스크리닝 작업을 수행하는 바이오 그리드 시스템에 적용하여 UB Grid (Universal Bio Grid)를 구축하였다. 개발자는 웹에서 제공되는 데이터론 그리드 시스템에 통합시키기 위한 시간과 노력을 줄일 수 있었으며, 사용자는 보다 쉽게 효율적으로 UB Grid 시스템을 사용한 수 있었다.
그리드 데이터베이스는 여러 사이트에 데이터베이스의 복사본을 두어 네트워크 전송 지연을 감소시킨다. 그러나 데이터베이스가 갱신될 때마다 모든 복사본들이 갱신되어야 하기 때문에 이로 인해 발생되는 네트워크 대역폭 소모와 시스템 부하 또한 무시할 수 없는 수준이다. 본 논문에서는 그리드에 사용되는 광대역 네트워크인 인터넷의 구조에 적합한 새로운 데이터베이스 갱신 정책을 제안한다. 본 정책은 인터넷의 구성요소인 AS(Autonomous System)와 ISP(Internet Service Provider)의 계층성과 네트워크의 속도 차를 고려하여 네트워크의 병목구간을 최대한 회피하고, 시스템 부하와 네트워크 부하의 균형을 조절함으로써 그리드 데이터베이스의 성능을 향상시킬 수 있다.
2009년 미국에서 처음으로 스마트워터그리드의 개념이 도입된 이후로 국내외 국가 기관뿐만 아니라 민간 기업에서도 스마트워터그리드에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 스마트워터그리드는 IBM의 진출을 시작으로 Veolia, Suez 등 다국적 물관리 기업들이 사업을 추진 중이다. 국내의 ICT기술과 수자원시스템의 융합을 통하여 용수 수요 공급량을 실시간으로 파악하고 관리하여 수자원의 지역적 시간적 격차를 해소하는 스마트워터그리드 연구가 국내에서도 진행 중이다. 물관리 시장 주도권을 확보하기 위해 글로벌 물기업간 경쟁이 심화되고 있으며, 개별플랫폼을 구축 활용하여 신규기업의 물산업 진출을 가로막고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 국외 물산업 시장 진출을 위하여 통합플랫폼 개발 및 체계적인 데이터 구조 설계가 필요하며, 본 연구는 스마트워터그리드를 운영하기 위해 여러 곳에 분산되어 관리 운영되어지고 있는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위한 체계적인 데이터베이스 구조설계에 대한 연구를 수행하였다. 이에 본 연구에서는 스마트워터그리드 도메인 내에 주력하고 있는 통합데이터베이스 구조를 외부 데이터 마이닝과 연계하여 확장하는 구조로 현실적이고 단기적인 데이터 통합효과를 위해 ETL/데이터웨어하우스방식을 적용하여 데이터 통합을 추진하였다. 지자체간 분산되어 있는 데이터베이스간의 연동은 관련 법제도 및 지자체간 협의 등 다양한 문제가 연루되어 있어 단기적으로는 B2B 데이터 연동방식을 응용하여 구성하였다. 광역 중앙 제어를 위한 통합데이터베이스는 가상DB 방식을 고려하였으며, 이는 지자체별로 구성된 통합DB에 대한 인터페이스 및 Wrapper 플랫폼을 적용하였다. 이 플랫폼간의 연동은 WaterML2.0을 적용함으로써 단기간내 구현이 가능하도록 하고 상호운용성에 문제를 해결하며, 실시간 데이터 연계를 추구하였다. 본 연구를 통해서 궁극적으로는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위해 해당플랫폼에서 스키마 맵핑, 프로토콜 변환 정합 등을 실시하며, 실시간 데이터 마이닝 및 통합이 가능하도록 구성함으로써 향후 스마트워터그리드의 빅데이터 플랫폼 개발까지 확장해나갈 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 그리드 데이터베이스에서의 부하 분산 문제를 복제 데이터 간 메쉬 연결 구조를 이용하여 해결한다. 그리드 데이터베이스의 데이터는 성능 향상을 위해 여러 노드에 복제 저장되어 있다. 따라서 사용자 질의는 목적 데이터를 포함하는 노드들의 작업 부하를 평가하여 노드를 선택함으로써 구성 노드들 간의 부하를 분산하여야 한다. 기존의 기법은 노드의 작업 부하가 한계를 넘게 되었을 때 다른 연결 노드를 선택하여 질의를 처리하게 하는 수동적 부하 분산 기법을 사용하기 때문에 노드의 수가 많고 질의가 유동적인 그리드 데이터베이스에 적용하기에는 비효율적이다. 제안 기법은 각각의 동일 복제본이 포함된 노드들을 하나의 메쉬 구조로 연결하여 사용자 질의가 발생하였을 때 연결 노드 중 부하가 가장 적은 노드를 선택하여 질의 처리를 할 수 있도록 한다. 제안 기법은 성능 평가를 통해 기존의 기법보다 향상된 성능을 가짐을 보였다.
아날로그 기반의 전력 시스템과 디지털 기반의 IT 기술을 융합한 스마트그리드는 최근 가장 주목받는 분야 중의 하나이며, 이것은 기존의 전력 생산, 소비, 운반 프로세스에 IT 기술을 접목하여 전력 효율의 극대화를 추구한다는 장점이 있다. 하지만 스마트그리드 환경에서는 기존의 아날로그 기반의 전력 시스템에서 문제가 되지 않았던 부분이 디지털 기반의 IT 기술과 융합되면서 새로운 보안 위협들로 발생할 우려가 매우 높다. 따라서 본 고에서는 스마트그리드 환경의 보안 위협을 분석하고, 이러한 보안 위협을 해결할 수 있는 방법으로 암호화된 데이터베이스 검색 기술의 동향을 살펴본다. 암호화된 데이터베이스 검색 기술은 최근 발생한 수많은 데이터베이스 유출 사건을 계기로 활발히 연구되고 있는 분야이며, 암호화된 데이터를 복호화하지 않고도 효과적으로 검색할 수 있는 기술에 대한 연구이다.
생물정보학은 컴퓨터를 이용하여 방대한 양의 생물학적 데이터를 처리하고 그 결과를 분석하는 학문으로서 IT의 고속성장과 맞물려 점차 그 활용도를 넓혀가고 있다. 특히 의학, 생명과학 연구에 사용되는 데이터는 그 종류도 다양하고 크기가 매우 큰 것이 일반적인데, 이의 처리를 위해서는 고속 네트워크가 바탕이 된 그리드-컴퓨팅(Grid-Computing) 기술 접목이 필연적이다. 고속 네트워크 기술의 발전은 슈퍼컴퓨터를 대체해 컴퓨터 풀 내에 분산된 시스템들을 하나로 묶을 수 있는 그리드-컴퓨팅 분야를 선도하고 있다. 최근 생물정보학 분야에서도 이처럼 발전된 고성능 분산 컴퓨팅 기술을 이용하여 데이터의 신속한 처리와 관리의 효율성을 증대시키고 있는 추세이다. 그리드-컴퓨팅 기술은 크게 데이터 가공을 위한 응용 프로그램 개발과 데이터 관리를 위한 데이터베이스 구축으로 구분 지을 수 있다. 전자에 해당하는 생물정보 연구용 프로그램들은 mpiBLAST, ClustalW-MPI와 같은 MSA서열정렬 프로그램들을 꼽을 수 있으며, BioSimGrid, Taverna와 같은 프로젝트는 그리드-데이터베이스 (Grid-Database)기술을 바탕으로 개발되었다. 본 고에서는 미지의 생명현상을 탐구하고 연구하기 위하여 현재까지 개발된 그리드-컴퓨팅 환경과 의생명과학 연구를 위한 응용 프로그램들, 그리고 그리드-데이터베이스 기술 등을 소개한다.
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.
그리드 컴퓨팅 환경에서 대용량 데이터의 처리와 가용성 향상, 데이터 통합을 위해 그리드 데이터베이스 관리 시스템이 사용된다. 그리드 데이터베이스 관리 시스템은 효율저인 질의처리를 위해 여러 노드로 질의를 분산하여 처리한다. 하지만 질의 처리가 임의의 노드에 집중되어 처리 성능이 감소되고, 작업 부하의 불균형이 발생한다. 본 논문에서는 그리드 데이터베이스에서 질의 처리를 위한 캐쉬 관리 기반의 부하분산 기법을 제안한다. 제안 기법에서는 여러 노드에 있는 캐쉬들을 관리하기 위해 캐쉬 관리자를 사용하며, 캐쉬 관리자는 노드를 지역별 그룹으로 연결하고 자신의 그룹 안에 있는 노드의 캐싱된 메타 정보를 관리한다. 노드는 캐쉬 관리자를 통해 질의를 전달 할 최적의 메타 정보를 캐싱한다. 노드에서 캐싱된 메타 정보를 통해 질의를 전달하여 노드의 부하를 분산한다. 제안 기법은 캐쉬 기반으로 부하가 적은 노드에서 질의를 처리하여 노드들의 부하를 분산하여 질의 처리시에 향상된 성능을 보인다.
아날로그 기반의 전력 시스템과 디지털 기반의 IT 기술을 융합한 스마트그리드는 최근 가장 주목받는 분야 중의 하나이며, 이것은 기존의 전력 생산, 소비, 운반 프로세스에 IT 기술을 접목하여 전력 효율의 극대화를 추구한다는 장점이 있다. 하지만 스마트그리드 환경에서는 기존의 아날로그 기반의 전력 시스템에서 문제가 되지 않았던 부분이 디지털 기반의 IT 기술과 융합되면서 새로운 보안 위협플로 발생할 우려가 매우 높다. 따라서 본 고에서는 스마트그리드 환경의 보안 위협을 분석하고, 이러한 보안 위협을 해결할 수 있는 방법으로 암호화된 데이터베이스 검색 기술의 동향을 살펴본다. 암호화된 데이터베이스 검색 기술은 최근 발생한 수많은 데이터베이스 유출 사건을 계기로 활발히 연구되고 있는 분야이며, 암호화된 데이터를 복호화하지 않고도 효과적으로 검색할 수 있는 기술에 대한 연구이다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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