• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제68차 하계학술대회논문집 31권2호
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• pp.595-596
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• 2023

본 논문에서는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼에 대하여 분석하고자 한다. 공공 클라우드 전환 로드맵 검토에 따라 클라우드 네이티브 전환을 위한 기술로 컨테이너, 마이크로서비스, 컨테이너 오케스트레이션의 중요성이 강조되고 있다. 대표적인 컨테이너 오케스트레이션 도구인 Kubernetes, Docker Swarm, Mesos를 비교하며, 이들의 초기 설치 용이성, 볼륨 관리, 애플리케이션 배포, 장애 관리 등에 대해 분석하고, 이를 통해 각 도구의 장단점과 적용 상황에 따른 고려사항을 파악함으로써, 클라우드 네이티브 전환 로드맵 수립에 도움을 제공하고자 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권7호
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• pp.1047-1059
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• 2022

클라우드 컴퓨팅 기술의 발전으로 가상 환경을 기반으로 서비스를 제공하는 컨테이너 기술 또한 발전하고 있다. 컨테이너 오케스트레이션 기술은 클라우드 서비스를 위한 핵심적인 요소이며, 대규모로 구성된 컨테이너를 빌드, 배포, 테스트하는데 자동화로 관리하기 위한 중요한 핵심 기술이 되었다. 최초 구글에 의해 설계되었고, 현재 리눅스 재단에 의해 관리되고 있는 쿠버네티스는 컨테이너 오케스트레이션 중에 하나이며 사실상 표준으로 자리 매김을 하고 있다. 하지만 컨테이너 오케스트레이션 중 쿠버네티스의 사용이 증가하고 있음에도 불구하고, 보안 취약점에 의한 사고사례도 또한 증가하고 있다. 이에 본 논문에서는 쿠버네티스의 취약점을 연구하고, 위협 분석을 통해 개발 초기 또는 설계 단계에서부터 보안을 고려할 수 있는 보안 정책을 제안한다. 특히, STRIDE 위협 모델링을 적용하여 보안 위협을 분류함으로써 구체적인 보안 가이드를 제시하고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회
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• pp.71-73
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• 2018

소프트웨어 애플리케이션의 가상화를 지원하는 컨테이너(container)는 일반적인 가상머신과 같은 운영체제의 격리된 인스턴스 형태이지만 VM과는 달리 호스트 OS자원을 공유하여 자원을 효율적으로 사용할 수 있고 이식성이 좋으며 배포를 쉽게 할 수 있는 등 장점이 있다. 컨테이너의 중요성과 활용도가 높아지면서 그것을 관리하고 통제하는 오케스트레이션 솔루션도 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 Docker에 내장된 오케스트레이션 기능 중 하나인 Docker Swarm이 과도하게 메모리를 사용하는 문제점을 해결하고자 한다. 먼저, Docker Swarm의 구조에서 Manager 노드와 Worker 노드의 서비스를 증가시켜 실행시킨 후 성능을 평가한 후 과점유의 원인을 파악한다. 실험 결과 메모리 과점유의 원인은 컨테이너가 작동을 멈춘 후에도 여전히 메모리를 점유하고 있어 컨테이너를 증가시킬수록 메모리 이용률이 줄어들지 않는 것이 증명되었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2017년도 춘계학술발표대회
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• pp.419-421
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• 2017

최근 서버 가상머신의 단점을 보완하고 클라우드 컴퓨팅 서비스의 민첩성을 향상시키기 위해서 공유 환경 각각의 운영체제 위에 애플리케이션이 동작하는 대신 공통으로 사용하는 운영체제를 공유하는 컨테이너 기술이 부각되고 있다. 그러나 여러 컨테이너 노드를 사용자가 동시에 제어, 운용하는데 있어서는 시스템 운용 복잡도가 높고 어렵다. 이를 해결하기 위해 Kubernetes, Swarm, Mesos와 같은 다수의 컨테이너 노드를 통합 배포 및 제어 할 수 있는 컨테이너 오케스트레이션 기술이 등장하였다. 본 연구에서는 더 나아가 컨테이너 서비스의 워크로드 형태에 따라 적합한 컨테이너 오케스트레이터를 선택하고 컨테이너 클러스터 서비스를 통합 운영 할 수 있는 기술을 개발하였다.

• KNOM Review
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• 제23권1호
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• pp.43-50
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• 2020

범용 그래픽 처리 장치(General Purpose Graphics Processing Unit, GPGPU)는 최근 고성능 컴퓨팅에서 중요한 역할을 함으로써, 여러 클라우드 서비스 공급업체들은 GPU 서비스를 제공하기 시작했다. 컨테이너를 사용하는 클라우드 환경에서 대부분의 클러스터 오케스트레이션 플랫폼은 정수 개의 GPU를 작업에 할당하고 다른 작업과 이를 공유하는 것을 허용하지 않는다. 이 경우 작업이 GPU에서 코어 및 메모리 등 자원이 집중적으로 필요하지 않다면 GPU 노드의 리소스 사용률이 저하될 수 있다. GPU 가상화는 응용의 동시 수행을 가능하게 하며 자원을 공유할 수 있는 기회를 제공한다. 하지만 응용의 동시 수행 성능은 동시 수행되는 응용의 특성과 노드 안에서 자원 경쟁으로 인한 간섭에 따라 달라질 수 있다. 본 논문은 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼인 쿠버네티스(Kubernetes)를 기반으로 다중 서버 생성 및 실행을 통하여 GPU를 공유함으로써 발생할 수 있는 간섭을 측정하기 위한 프레임워크를 제안한다. 본 프레임워크를 통해 다양한 스케줄링 방법으로 GPU에서 여러 작업을 실행함으로써 이에 따른 성능 변화를 조사하였으며, 이를 통해 GPU 메모리 사용량 및 컴퓨팅 리소스만 고려해서는 최적의 스케줄링을 할 수 없음을 보인다. 마지막으로 해당 프레임워크를 사용하여 응용들의 동시 실행에 따라 발생한 간섭을 측정한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2018년도 추계학술발표대회
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• pp.497-500
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• 2018

데이터 센터를 기반으로 서비스를 수행하는 기업들은 비용절감을 위해 서버 가상화 기술을 이용한다. 서버 가상화를 이용하는 기업들은 대부분 하이퍼바이저 기반의 서버 가상화 기술을 사용하며, 이 경우 하드웨어 가상화를 통해 커널 단에서 많은 I/O와 리소스를 처리해야 한다. 따라서 하이퍼바이저 기반의 서비스는 느리다는 단점이 있으며 이를 해결하기 위해 컨테이너 기반의 가상화 기술을 이용할 수 있다. 하지만 컨테이너 기반의 네트워크 또한 문제점이 존재한다. 컨테이너 기반의 네트워크는 유연한 네트워크를 구성하기 어렵고, 기존의 컨테이너 네트워크 인터페이스를 활용할 경우 데이터 전송 성능이 저하된다. 본 논문에서는 컨테이너 오케스트레이션 툴인 Kubernetes와 SDN (Software-Defined Network) 기반의 가상전용 네트워크 연계 환경을 구축하고 이에 적합한 컨테이너 네트워크를 연구하여 이의 문제점을 해결한다. 즉, 가상전용 네트워크와 Kubernetes의 연계를 통해 고성능의 유연한 네트워크를 구성할 수 있는 프레임워크를 개발하여 기존 컨테이너 기반 네트워크와 비교하고 성능을 검증했다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.75-76
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• 2023

쿠버네티스는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼으로, 마이크로서비스 운영에 널리 사용된다. 이는 쿠버네티스가 오토스케일링을 지원하여 서비스 제공자가 부하의 변동에 효과적으로 대응할 수 있도록 지원하기 때문이다. 본 논문은 쿠버네티스 환경에서 runc 와 runsc 두 런타임을 대상으로 CPU 및 I/O 집약적 부하를 주는 웹 애플리케이션을 실행하여 처리 성능을 분석했다. 분석 결과 초당 요청 수가 일정 수준을 넘자 성능이 급락하였으며, 이를 바탕으로 워크로드를 고려한 오토스케일링의 필요성을 제고한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2020년도 제62차 하계학술대회논문집 28권2호
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• pp.45-48
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• 2020

최근 마이크로서비스 아키텍처(Microservice Architecture)를 도입하는 프로젝트가 많아짐에 따라 컨테이너 오케스트레이션 도구인 쿠버네티스의 필요성이 증대되고 있다. 쿠버네티스 환경을 구성하고 서비스를 테스트 및 배포하기 위해서는 클러스터링을 하고 yaml파일을 작성하고 적용하여 자원을 생성하는 등의 작업이 필요하다. 이렇게 반복되는 작업을 자동화하기 위해 기존에는 쉘스크립트를 사용하는데, 이를 사용하기 위해서는 쿠버네티스 및 인프라에 관한 기초지식이 있어야 하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 마이크로서비스를 위한 웹 기반의 배포 시스템을 제안한다. 웹을 통해 배포하고 테스트할 수 있어 기초지식이 없어도 사용할 수 있다. 웹에서 프로젝트 개발자로부터 도커 이미지와 사용할 포트번호 및 레플리카 개수를 입력받아 배포를 요청하면 쿠버네티스 환경에 배포하고, 필요한 자원들이 배포가 완료되면 엔드포인트를 제공한다. 그리고 배포된 서버의 엔드포인트에 요청을 전송하고 응답이 오는 것을 확인할 수 있어 활용성이 높다. 이 시스템은 쿠버네티스를 이용하여 복수 개의 파드(Pod)를 유지하여 가용성을 보장하고 빠르게 배포가 가능하게 한다. 또한 이미지가 업데이트되면 웹에서 요청하여 클러스터에 새 버전의 이미지로 배포한다.

• 정보처리학회 논문지
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• 제13권3호
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• pp.91-101
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• 2024

데이터 집약적이고 메모리 변동성이 높은 워크플로의 이식성 보장을 위해 컨테이너 가상화 기술이 사용되고 있다. 그리고 쿠버네티스는 이러한 컨테이너 애플리케이션들을 관리하기 위한 오케스트레이션 도구로써 사실상 표준으로 사용되고 있다. 클라우드 사용자는 리소스 부족으로 인한 컨테이너 재시작을 방지하기 위해 컨테이너 애플리케이션을 오버프로비저닝하는 경향이 있다. 그러나 과도한 오버프로비저닝은 CPU, 메모리 등 시스템 리소스의 사용량을 낮아지게 만든다. 이 문제를 해결하기 위해 컨테이너 리소스를 초과 사용하는 방식이 널리 사용되고 있으나, 지나친 메모리 리소스 초과 사용은 노드의 메모리 부족으로 인해 연쇄적인 컨테이너 재시작을 유발할 수 있다. 컨테이너 재시작 발생 시 작업을 처음부터 다시 시작해야 하므로 많은 상태저장 애플리케이션이 포함된 메모리 변동성이 높은 컨테이너에 큰 오버헤드를 유발할 수 있다. 본 논문은 쿠버네티스 환경에서 메모리 초과 사용 시 컨테이너 재시작을 완화하는 기법을 제안한다. 메모리 사용량이 많은 노드에서 메모리 할당을 요청할 가능성이 큰 컨테이너를 식별하고 이러한 컨테이너를 일시정지한다. 컨테이너의 CPU 사용량을 크게 줄이면 컨테이너가 일시정지하는 상태와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 해당 노드의 메모리 사용량이 개선된 것으로 판단되면 컨테이너의 일시정지를 해제한다. 제안기법을 적용하여 쿠버네티스 환경에서 메모리 변동성이 높은 워크플로를 구동한 경우 제안기법을 사용하지 않았을 때에 비해 컨테이너의 재시작 횟수가 평균 40%, 최대 58% 감소하였다. 그리고 컨테이너 재시작 횟수 감소로 인해 컨테이너 워크플로의 총 실행 시간이 평균 7%, 최대 13% 단축되었다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제11권7호
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• pp.205-216
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• 2022

딥러닝 분산 학습에 사용되는 많은 도구 중 하나는 컨테이너 오케스트레이션 도구인 쿠버네티스에서 실행되는 큐브플로우이다. 그리고 큐브플로우에서 기본적으로 제공하는 오퍼레이터를 사용하여 텐서플로우 학습 작업을 관리할 수 있다. 하지만 파라미터 서버 아키텍처 기반의 딥러닝 분산 학습 작업을 고려할 때 기존의 오퍼레이터가 사용하는 스케줄링 정책은 분산학습 작업의 태스크 친화도를 고려하지 않으며 자원을 동적으로 할당하거나 해제하는 기능을 제공하지 않는다. 이는 작업의 완료 시간이 오래 걸리거나 낮은 자원 활용률로 이어질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 작업의 완료 시간을 단축시키고 자원 활용률을 높이기 위해 딥러닝 분산 학습 작업을 효율적으로 스케줄링하는 새로운 오퍼레이터를 제안한다. 기존 오퍼레이터를 수정하여 새로운 오퍼레이터를 구현하고 성능 평가를 위한 실험을 수행한 결과, 제안한 스케줄링 정책은 평균 작업 완료 시간 감소율을 최대 84%, 평균 CPU 활용 증가율을 최대 92%까지 향상시킬 수 있음을 보여준다.