전통적으로 컴퓨팅 자원을 많이 필요로 하는 기초과학 분야 뿐만 아니라 최근 딥러닝, ChatGPT와 같은 인공 지능 분야에서도 대규모의 컴퓨팅 자원에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 스케줄러 기반으로 운영되는 기존의 HPC 클러스터의 경우 성능 최적화를 위해 구성된 소프트웨어 스택의 경직성으로 인해 새로운 서비스 도입에 어려움이 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 본 논문에서는 컨테이너 기반의 가상화 기술로 개발된 MyKSC 서비스를 소개한다. MyKSC 는 기존의 HPC 클러스터와 쿠버네티스 클러스터가 공존하는 약 결합 아키텍쳐를 기반으로 설계되어 슈퍼컴퓨터 운영 센터에서는 기존의 소프트웨어 스택 변경 없이 손쉽게 적용할 수 있다. 또한 컨테이너 가상화 기술이 적용되어 사용자 맞춤형 서비스가 가능하며 웹 기반의 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 슈퍼컴퓨터를 처음 사용하는 사용자도 쉽게 슈퍼컴퓨터를 활용할 수 있다.
웹 서비스들의 수가 급격하게 증가함에 따라 사용자가 적합한 웹 서비스를 찾는 것은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나 전통적인 키워드 탐색 방법은 다음의 두 가지 이유 때문에 문제가 있다: (1) 웹 서비스에 대한 의미적인 정보들을 활용하지 못한다. (2) 사용자의 요구사항을 정확하게 표현하지 못한다. 이러한 키워드 기반 탐색 방법의 한계를 극복하기 위해 본 논문에서는 하나의 새로운 구문 분석 및 온톨로지 학습 방법을 제안한다. 구문 분석 방법은 키워드를 일반화하여 검색 범위를 넓혀주고, 온톨로지 학습 방법은 상관관계를 표현하여 깊이 있는 탐색을 유도한다. 이러한 두 방법을 결합함으로써 재현율과 정확률 둘 다 향상 시킬 수 있는 기법이 될 수 있다. 제안된 방법은 508개의 웹 서비스 집합에 대한 실험을 수행하여 그 성능의 우수함을 보인다.
웹 클러스터 시스템에서 사용자들의 접속 요구를 효율적으로 real 서버에 분산시키기 위하여 기존의 부하분산 알고리즘들과 현재 많이 사용중인 WLC(Weighted Least Connection) 알고리즘에 대하여 연구하였다. 이 부하분산 알고리즘들은 서버들의 부정확한 부하상태 파악과 파악 시점에 문제가 있어 서버들 간에 부하 불균형이 발생함으로써 효율성이 저하된다. 본 연구에서는 사용자의 접속 요청 시 broadcasting RPC(Remote Procedure Call)를 이용하여 서버들의 다양한 부하상태를 실시간으로 파악하여 부하를 분산하는 알고리즘을 제안하고, prototype을 구현하여 성능을 실험하였다. 실험 결과, real 서버 간 부하 불균형 현상이 기존 방법에 비하여 크게 향상되었고, 응답시간이 단축되는 효과로 웹 클러스터 시스템의 성능이 향상되었다.
클러스터 웹서버 시스템에서는 다수 서버의 장애로 인해 발생하는 가용도 저하 문제와 소프트웨어의 노화로 인하여 높은 성능과 가용도를 제공하기 쉽지 않다. 본 연구에서는 n대의 주 서버와 k대의 여분서버로 구성되는 클러스터 웹 서버 시스템에 성능과 작업전이 시간을 고려한 소프트웨어 재활 모델을 제시하였고 다양한 시스템 운영 파라미터에 기초하여 소프트웨어의 재활정책에 대한 평가를 위해 평형 상태에서의 확률, 가용도, 손실비용 등을 계산하였다. 수학적 분석을 통해 다양한 시스템 운영 상태에 대한 실험을 통해 검증하였으며, 소프트웨어의 재활 정책에 의한 예방적 결함허용 기법이 시스템의 안정성에 중요한 요소임을 확인하였다.
클러스터 시스템의 각 노드에 존재하는 메모리들을 효율적으로 관리하기 위하여 네트워크 메로리의 개념이 등장하였으며 빈번하게 디스크를 접근하는 응용분야에서 속도 향상을 위해 사용될 수 있다. 이는 전통적인 메모리 계층(hierarchy) 구조인 메로리와 디스크 사이에 네트워크 메모리를 추가함으로써 얻어진다. 본 논문에서는 웹 서버 클러스터를 대상으로 문서의 접근 유형에 대한 사전 정보를 요구하지 않고 실제적으로 구현 가능하며 다양한 웹 문서 접근 확률 분포 값에 대하여 우수한 사용자 응답시간을 가지는 메로리 관리 기법을 제안하고 다양한 시뮬레이션을 통해 제안된 방식의 우수성을 검증하였다.
LAN 환경의 웹 서버 클러스터 구조가 각광을 받고 있다. 높은 가용성 및 확장성을 보장하는 웹 서비스를 제공하기 위해 많은 부하의 서비스 요구를 여러 서버에게 효과적으로 나누어 처리할 수 있는 합리적인 스케줄링 기법을 필요로 한다. ONE-IP 스케줄링 기법은 이더넷의 브로드캐스트 메시지에 의해 스케줄링이 분산되도록 하는 전략을 사용한다. 이 기법은 클러스터에 유입되는 패킷의 집중화로 인해 발생 할 수 있는 병목 현상(bottleneck)과 치명적인 오류(Single-point of Failure) 문제를 효과적으로 해결하였으나, 단순한 패킷 스케줄링을 사용하기 때문에 클러스터를 구성하는 서버들 간의 부하 불균형을 가중시키며, 결과적으로 클러스터의 효율성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RR ONE-IP 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 서버에 할당되는 부하간에 불균형이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 TCP 연결 단위의 스케줄링 전략을 사용하였으며, RR 스케줄링 기법을 도입함으로써, ONE-IP 기법의 장점을 그대로 유지하면서 보다 나은 부하의 균등한 분배로 시스템의 처리능력을 향상시키도록 하였다. 또한, 실험을 수행한 결과 제안한 기법이 기존의 기법에 비해 평균 3.84%의 시스템의 성능 향상을 보였으며, 과부하 발생율에서는 평균 23.5%의 감소를 가져왔음을 보였다.
다양한 인터넷 응용 프로그램들이 웹 기반으로 통합되고 여러 방면에서 business-critical한 경우가 많아짐에 따라 웹서버의 고가용성과 안정성이 갈수록 강조되고 있고. 이를 보장하기 위한 리눅스 기반의 클러스터링 환경에서는 다양한 조건하에서도 데이터의 손실 없이 파일 입출력을 효과적으로 지원할 수 있는 분산 파일 시스템이 필수적이다. 본 논문에서는 리눅스 클러스터 환경에 적합한 분산 파일 시스템의 하나로서 카네기 멜론 대학에서 제안되어 개발 중에 있는 네트워크 분산 파일 시스템인 Coda 에 대하여. 가용성 및 효율성, 확장성 등에 대한 장단점을 간단히 소개하고, Coda을 적용한 고가용성 웹 서버의 구현 결과와 향후 개선 방향에 대해서 설명하도록 하겠다.
본 논문에서는 데이타마이닝 기법을 이용하여 지능형 전문 검색엔진을 설계하고 사용자 인터페이스를 구현하였다. 먼저, 컴퓨터 분야의 전문 용어에 대하여 연관 규칙 탐사 알고리즘을 이용하여 의미적으로 연관된 용어들끼리 클러스터로 구성하였다. 전문 용어별로 구성된 클러스터는 본 논문에서 제안한 지식베이스 테이블에 저장하여 의미적으로 연관된 용어를 포함하는 웹 문서를 검색하는 과정에서 이용하였다. 검색과정에서는 사용자가 제시한 키워드와 관련된 전문 용어들간의 연관정도를 가중치로 부여하여 연관 정도가 높은 웹 문서순으로 출력하였다. 제안된 방법을 통하여 사용자가 제시한 키워드와 의미적으로 연관된 웹 문서를 효과적으로 검색할 수 있었다.
최근 들어 더욱 UCC(User Created Contents)등과 같은 대용량 멀티미디어(multimedia) 서비스에 대한 요구가 나날이 증가되면서 부하분산에 중점을 둔 웹 클러스터링 시스템(Web Clustering System) 에서 기존의 작은 크기의 스트림 데이터(Stream Data)나 조금 더 다양한 데이터를 위한 읽기 성능을 대용량 데이터에 초점을 맞춘 방안으로 최적화 시키는 것이 중요시되고 있다. 본 논문에서는 대용량 멀티미디어를 중심으로 실제 서비스시 간과 되어질 수 있는 운영체제(Operating System, O/S)에서의 I/O 인식, 디스크 제어 프로그램에서의 I/O, 웹 클러스터의 부하분산정책의 파라미터(Parameter)를 개선함으로써 읽기성능 향상 방안을 제시한다.
최근 웹의 사용이 일반화되면서 인터넷의 사용자가 급속히 증가하고 있어서. 기존의 단일 웹서버 방식에서는 막대한 접속 트래픽의 수용과 유연한 시스템 확장 등의 문제점이 예상되고 있다. 이와 함께 business-critical한 작업의 경우, 웹서버의 안정성 및 가용성 문제가 가장 중요한 문제로 지적되고 있어서 이러한 문제를 해결할 수 있는 웹전용 서버를 개발이 절대적으로 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해. 급격한 트래픽 변화의 수용 및 웹서버의 확장성이 용이한 가상머신 개념과 고신뢰성의 시스템 운영을 위한 고장포용(fault-tolerant)기법을 적용하여 클러스터링 웹전용 서버를 구축하고, 특히 클러스터 웹서버의 부하를 분배해주는 로드밸런서의 고가용성 보장을 위해 heartbeat, fake, mon등의 기법을 이용하여 백업(backup)을 구현한다. 또한 구현된 시스템의 고성능 및 고가용성을 극대화하고. 시스템의 고장시 데이터 손실의 최소화와 이의 복구를 위해 고장 검출 및 진단 기법에 대한 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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