KR101544483B1 - 분산 저장 시스템의 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수의 클라이언트들로부터 네트워크를 통해 전송되는 오브젝트를 복수의 데이터 노드들에 분산 저장하는 분산 저장 시스템의 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법에 관한 것으로서, 데이터 신뢰성 및 가용성을 높이기 위해, 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들을 데이터 노드 그룹들로 그룹핑한 상태에서 데이터 노드 그룹들에 골고루 분산하되, 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 기저장된 평가 내역 및 실시간 서비스 제공 상황을 반영하여 데이터 노드들을 선택하여 청크 복제본을 생성한다.

Description

분산 저장 시스템의 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법{Replication server apparatus and method for creating replica in distribution storage system}
본 발명은 복수의 클라이언트들로부터 네트워크를 통해 전송되는 오브젝트를 복수의 데이터 노드들에 분산 저장하는 분산 저장 시스템의 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 데이터 신뢰성 및 가용성을 높이기 위해, 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들을 데이터 노드 그룹들로 그룹핑한 상태에서 최적의 데이터 노드를 선택하여 청크 복제본을 생성하는 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 네트워크의 기술 발전에 따라, 각 단말의 독립적인 하드웨어 성능에 의존하던 기존의 컴퓨팅 환경은, 네트워크 상의 모든 컴퓨팅 자원을 활용하여 단말의 요청에 따라 해당 서비스를 제공하는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 형태로 진화하고 있다.
클라우드 컴퓨팅 서비스란, 인터넷과 같은 정보통신망을 통한 '컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스'라고 정의할 수 있다. 클라이언트는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(Operation System, OS), 보안(Security)등의 필요한 컴퓨팅 자원을 각 클라이언트의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상의 컴퓨팅 환경 상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용하게 된다. 클라이언트는 각 컴퓨팅 자원의 구입비용을 지불하는 것이 아니라 사용량에 기반하여 대가를 지불하게 된다.
클라우드 컴퓨팅 서비스의 구체적인 형태는 클라이언트에게 제공하는 컴퓨팅 자원의 종류에 따라서 다양하게 분류되며, Infrastructure-As-A-Service(IaaS), Platform-As-A-Service(PaaS), Software-As-A-Service(SaaS) 등의 대표적인 서비스 형태이다.
Infrastructure-As-A-Service(IaaS)는 서버 또는 스토리지 등 하드웨어 인프라를 클라이언트에게 서비스 형태로 제공하는 것이며, Amazon Web Service(AWS)가 가장 대표적인 예이다.
Platform-As-A-Service(PaaS)는 클라이언트가 쉽게 서비스를 만들 수 있도록 필요한 기본 기능을 제공하는 Platform을 서비스 형태로 제공하는 것으로, 이를 클라이언트들은 웹 상에서 자신이 원하는 프로그램을 만들고, 이를 웹을 통해 서비스 할 수 있다. 이러한 PaaS 서비스의 대표적인 예로는 구글의 AppEngine을 들 수 있다.
Software-As-A-Service(SaaS)는 어플리케이션 또는 소프트웨어를 서비스 형태로 제공하는 형태의 것으로, 웹을 통해서 어플리케이션이나 소프트웨어를 사용할 수 있어, 클라이언트는 이를 위해 라이선스 구매 및 설치할 필요 없이 사용 가능하다는 장점이 있다. 이러한 SaaS 서비스의 대표적인 예로는 Salesforce.com를 들 수 있다.
IaaS 의 많은 서비스 카테고리 중 스토리지 자원을 가상 머신 형태로 제공하는 것을 클라우드 스토리지 서비스라고 한다.
이러한 클라우드 스토리지 서비스는 일반적으로 분산 저장 시스템의 형태로 구현되고, 저사양의 하드웨어를 활용하여 공용의 저장소 풀(storage pool)을 만들어 탄력적이고 유연한 사용량을 적시에 만족하는 특징을 가진다. 이를 위해 널리 이용되는 단순하고 강력한 오브젝트 기반 스토리지 기법에서는 물리적인 저장 공간 관리 기능을 저장 장치 자체에서 직접 수행하게 한다. 그러므로, 저장 장치의 성능이 향상되고 손쉽게 저장 장치의 용량을 확장할 수 있다. 또한, 플랫폼과 독립적으로 데이터를 안전하게 공유할 수 있는 특징을 가진다.
도 1은 종래 기술에 의한 분산 저장 시스템(100)의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, 분산 저장 시스템(100)은 복수의 클라이언트들(110, 111)로부터 네트워크를 통해 전송되는 오브젝트를 복수의 데이터 노드들(140)에 분산 저장하는 시스템으로, 이러한 클라이언트들(110, 111)의 인증(Authentication) 및 권한 부여(Authrization) 등을 처리하는 인증 서버(120), 클라이언트들(110, 111)의 오브젝트 관련 요청(request)을 접수하여, 오브젝트들의 물리적인 저장 위치를 파악하는 프록시 서버(proxy server, 150), 오브젝트의 물리적인 저장 위치를 포함하는 오브젝트의 메타데이터를 저장 및 관리하는 메타데이터 데이터베이스(metadata database, 160), 실제 오브젝트를 물리적으로 저장하고 관리하는 복수의 데이터 노드들(140), 오브젝트의 저장 단위인 청크의 복제본 생성 등을 관리하는 복제 서버(replication server, 130) 등으로 구성될 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 분산 저장 시스템(100)에서 클라이언트(110)가 오브젝트를 다운로드받는 과정을 살펴보면, 클라이언트(110)는 먼저 초기에 인증 서버(120)를 통해 인증 및 권한 부여(S101)를 받은 후에, 프록시 서버(150)에 원하는 오브젝트를 관리하는 정보를 요청한다. 클라이언트(110)의 요청에 대해 프록시 서버(150)는 메타데이터 데이터베이스(160)로부터 해당 오브젝트를 물리적으로 저장하는 데이터 노드를 조회한 후에, 해당 데이터 노드에 접근할 수 있는 정보 예컨대, 해당 데이터 노드의 아이디 및 주소 등의 정보를 클라이언트(110)에 전달한다(S102).
이후에 클라이언트(110)는 해당 데이터 노드에 접근할 수 있는 정보를 통해 프록시 서버를 거치지 않고, 직접 해당 데이터 노드와 통신할 수 있게 되므로, 직접 해당 데이터 노드와의 통신을 통해, 해당 데이터 노드로부터 오브젝트를 다운로드받을 수 있다(S103). 이렇게 분산 저장 시스템을 구현하는 경우에는, 클라이언트와 프록시 서버 사이의 제어 채널과 클라이언트와 데이터 노드 사이의 데이터 채널이 분리되어 지연이나 데이터 트래픽이 감소하는 효과를 기대할 수 있다.
복제 서버(130)는 데이터의 안전성과 높은 가용성을 위해 데이터 노드들(140)에 데이터를 복제(replication)하여 저장하는데, 이처럼 데이터 노드들(140)에 저장되는 복제본을 레플리카(replica)라고 한다. 널리 이용되는 분산 저장 시스템은 일반적으로 2개 내지 3개의 복제본을 가지지만, 오브젝트의 중요도에 따라 더 많은 개수의 복제본을 생성하도록 설정될 수 있다. 오브젝트의 복제본은 서로 동기를 유지해야 하며, 이러한 오브젝트의 복제본 사이의 동기화 과정은 복제 서버 (130)에서 처리하는 것이 일반적이다.
그런데, 종래 기술에 의한 분산 저장 시스템의 경우, 오브젝트의 복제본을 저장하는 데이터 노드를 결정함에 있어서, 클라이언트 및 데이터 노드 간의 물리적 위치나 데이터 노드에서 현재 제공할 수 있는 성능 등과 무관하게 임의로 결정되는 것이 대부분이다. 그 결과, 특정 지역에서 서로 인접하는 복수의 데이터 노드에 오브젝트의 복제본을 모두 위치시키는 경우도 발생할 수 있게 된다. 이러한 경우에, 해당 지역의 네트워크에 문제가 발생할 경우에는 클라이언트의 요청 대상인 오브젝트를 저장하는 모든 데이터 노드가 동작하지 않게 되어, 클라이언트가 오브젝트를 이용할 수 없게 되는 심각한 문제를 야기시킬 수 있다.
또한, 잔여 스토리지 용량이 부족하거나 현재 응답 속도가 떨어지는 데이터 노드에 오브젝트의 복제본을 위치시키는 경우에는, 분산 저장 시스템의 전체 성능을 저하시킬 수 있다.
따라서, 특정 지역에 편중되지 않도록 오브젝트의 복제본을 위치시키면서, 데이터 노드에서 현재 제공할 수 있는 성능 등 데이터 노드의 상태 정보를 반영하여 오브젝트의 복제본을 위치시킬 데이터 노드들을 선택할 수 있는 기술이 절실히 요청된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들로 구성된 복수의 데이터 노드 그룹들에 파일을 분산하여 저장하는 분산 저장 시스템에서, 데이터 노드 그룹들에 골고루 분산하여 파일의 청크 복제본을 생성함으로써, 분산 저장 시스템의 신뢰성을 높이고, 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 기저장된 평가 내역 및 실시간 서비스 제공 상황을 반영하여 청크 복제본을 생성할 데이터 노드들을 선택함으로써, 분산 저장 시스템의 전체적인 성능 및 가용성 등을 높일 수 있는 복제 서버 장치 및 복제본 생성 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 분산 저장 시스템의 복제 서버 장치는 클라이언트의 신규 파일 저장 요청에 따라 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 복제본 생성 요청을 수신하는 복제본 생성 요청 수신부; 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링하는 모니터링부; 데이터베이스로부터 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역을 불러와 모니터링된 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 불러온 평가 내역을 조정하는 평가내역조정부; 및 조정된 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하여 선택된 데이터 노드들 각각에 청크 복제본을 생성하라는 명령을 전송하는 제어부를 포함한다.
보다 바람직하게는, 복제본 생성 요청 수신부는 클라이언트의 신규 파일 저장 요청을 수신한 프록시 서버나 메타데이터 서버로부터 복제본 생성 요청을 수신할 수 있다.
보다 바람직하게는, 데이터베이스는 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 평가 내역 및 데이터 노드 그룹들과 데이터 노드들 간의 대응관계에 관한 정보를 저장할 수 있다.
보다 바람직하게는, 모니터링부는 데이터 노드들로부터 실시간 서비스 제공 상황을 수신하고, 데이터 노드 그룹들 각각에 속하는 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 평균하여 데이터 노드 그룹들의 실시간 서비스 제공 상황을 산출할 수 있다.
보다 바람직하게는, 제어부는 평가내역의 평가지표들 별 점수에 평가지표들 별로 상이하게 설정된 가중치를 적용하여 합산한 결과를 기초로 데이터 노드들을 선택할 수 있다.
보다 바람직하게는, 제어부는 조정된 평가 내역 중 데이터 노드 그룹별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드 그룹들을 선택하고, 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 선택된 데이터 노드 그룹들 각각에 속한 데이터 노드를 하나씩 선택할 수 있다.
보다 바람직하게는, 제어부는 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택할 수 있다.
보다 바람직하게는, 복수의 평가지표는 성능, 신뢰성, 가용성, 확장성 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다,
보다 바람직하게는, 실시간 서비스 제공 상황은 단위시간 동안의 평균 응답 시간, 단위시간 동안의 평균 실패율 및 잔여 가용 스토리지 자원량 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 분산 저장 시스템의 복제본 생성 방법은, 클라이언트의 신규 파일 저장 요청에 따라 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 청크 복제본 생성 요청을 수신하는 단계; 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역을 불러오는 단계; 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링하는 단계; 모니터링된 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 불러온 평가 내역을 조정하는 단계; 조정된 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하는 선택단계; 및 선택된 데이터 노드들 각각에 청크 복제본을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들로 구성된 복수의 데이터 노드 그룹들에 파일을 분산하여 저장하는 분산 저장 시스템에서, 데이터 노드 그룹들에 골고루 분산하여 파일의 청크 복제본을 생성함으로써, 분산 저장 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
아울러, 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 기저장된 평가 내역 및 실시간 서비스 제공 상황을 반영하여 청크 복제본을 생성할 데이터 노드들을 선택함으로써, 분산 저장 시스템의 전체적인 성능 및 가용성 등을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 분산 저장 시스템의 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템의 복제 서버의 개념적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템에서 클라이언트에 신규 파일 저장 요청에 의해 해당 파일의 청크 복제본을 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명하는 것으로 한다.
한편 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템(200)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 분산 저장 시스템(200)은 복수의 클라이언트들(210, 211, 212), 인증 서버(220), 복제 서버(230), 프록시 서버(250), 메타데이터 데이터베이스(260), 복수의 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn)을 포함하여 구성되고, 이들 각 구성요소들은 서로 네트워크(270)를 통해 연결되된다.
본 실시예에서는, 복수의 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn)을 그룹 1 내지 그룹 M(241-243)으로 그룹핑하여 구성한다. 즉, 청크 복제본을 효과적으로 분산하여 저장하기 위해서, 각각 지역적으로 인접한 데이터 노드들을 하나의 데이터 노드 그룹으로 그룹핑하도록 정의하는 것이 바람직하다. 이와 같이 데이너 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn)을 데이터 노드 그룹들(241-243)로 각각 그룹핑한 후, 복제 서버(230)는 동일한 데이터 노드 그룹에 속하는 데이터 노드들에 동일한 청크 복제본을 저장하지 않는다는 전제 하에, 청크 복제본을 저장할 데이터 노드를 선택한다.
이와 같이 청크 복제본은 다른 지역적 범위를 갖는 데이터 노드 그룹에 속하는 데이터 노드들에 분산되어 저장되어, 동일한 파일(오브젝트)에 대해 두개의 복제본이 생성되는 경우에, 어느 하나의 데이터 노드 그룹에 속하는 두 개의 데이터 노드에 공통적으로 저장하는 것이 아니라, 서로 다른 데이터 노드 그룹에 속하는 데이터 노드들에 각각 하나씩 저장하는 것이 바람직하다.
이러한 경우에, 어느 특정한 지역의 데이터 노드 그룹의 네트워크 상에 문제가 발생하는 등의 물리적인 장애가 발생하는 경우라도 동일한 파일의 청크 복제본이 서로 다른 지역의 데이터 노드 그룹에 속한 데이터 노드들에 분산되어 저장되므로, 분산 저장 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 실시예에서, 데이터 노드 그룹(241-243)은 하나의 인터넷 데이터 센터를 가리킬 수 있으며, 좀더 지역적 범위를 좁혀서 하나의 서버 랙을 가리킬 수도 있으며, 이는 데이터 노드 그룹의 개념을 설명하기 위한 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이처럼 데이터 노드 그룹이 설정되면, 데이터 노드들(241-243)과 데이터 노드 그룹들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn)의 대응 관계에 관한 정보는 메타데이터 데이터베이스(250)에 저장된다.
복제 서버(230)는 청크 복제본을 저장할 데이터 노드들을 선택함에 있어서, 메타데이터 데이터베이스(250)에 저장된 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn)과 데이터 노드 그룹들(241-243)의 대응 관계에 관한 정보를 참조하거나, 이러한 대응 관계에 관한 정보를 복제 서버의 로컬 데이터베이스에 미리 옮겨와서 참조하여, 서로 다른 데이터 노드 그룹들에 속하는 데이터 노드들을 선택할 수 있다.
아울러, 복제 서버(230)는 분산 저장 서버의 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 및 이들 데이터 노드들을 그룹핑하여 구성된 데이터 노드 그룹들(241-243)을 기정의된 복수의 평가 지표별로 차등적인 점수를 부여하여 평가하고, 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 및 데이터 노드 그룹들(241-243)의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링 하여, 평가 내역 및 모니터링 결과를 기초로 최적의 데이터 노드들을 선택할 수 있다.
본 실시예에 따른 분산 저장 시스템(200)에서는 클라이언트들(210-212)과 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 간에 오브젝트의 실제 데이터 내지 관련 정보를 주고 받기 위한 가상의 통신 채널이 형성되나, 이러한 가상의 통신 채널의 통신 환경은 실시간으로 변하는 네트워크 트래픽의 양 및 가상의 통신 채널을 구성하는 네트워크 자원의 성능에 따라 달라질 수 있다. 가상의 통신 채널을 통해 전달되는 트래픽의 양이 많을수록 가상의 통신 채널 상에서 전송 충돌(transmission collision)이 발생될 가능성이 높아져 평균 실패율이 높아지며, 네트워크 자원의 성능이 높을수록 평균 응답시간이 줄어들게 된다.
또한, 가상의 통신 채널의 통신 환경뿐만 아니라, 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 각각을 구성하는 하드웨어의 성능 및 실시간으로 변하는 잔여 가용 스토리지 자원량 등에 따라 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 각각이 제공하는 서비스의 성능, 가용성 및 확장성 등이 달라질 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 분산 저장 시스템(200)의 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 및 이들 데이터 노드들을 그룹핑하여 구성된 데이터 노드 그룹들(241-243)을 기정의된 복수의 평가 지표별로 차등적인 점수를 부여하여 평가하고, 데이터 노드들(DN11-DN1n, DN21-DN2n, DNm1-DNmn) 및 데이터 노드 그룹들(241-243)의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링 하여, 평가 내역 및 모니터링 결과를 참조하여 클라이언트에게 최적의 서비스를 제공할 수 있는 데이터 노드들을 선택하도록 한다.
이러한 복제 서버(230)의 구체적인 데이터 노드 선택 방법에 대해서는 이하의 도 3에서 기술한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템의 복제 서버(300)의 개념적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 복제 서버(300)는 복제본 생성 요청 수신부(310), 데이터베이스(320), 모니터링부(330), 평가 내역 조정부(340) 및 제어부(350)를 포함한다.
복제본 생성 요청 수신부(310)는 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 복제본 생성 요청을 수신한다.
복제본 생성 요청 수신부(310)는 클라이언트의 신규 파일 저장 요청을 수신한 프록시 서버(또는 메타데이터 서버)로부터 청크 복제본 생성 요청을 수신하는 것이 바람직하나, 구현예에 따라, 클라이언트에서 프록시 서버(또는 메타데이터 서버)로부터 청크 복제본의 개수 정보를 획득하여 직접 복제본 생성 요청을 구현하도록 구현할 수도 있을 것이므로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
데이터베이스(320)는 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역 및 데이터 노드 그룹들과 데이터 노드들 간의 대응 관계에 관한 정보을 저장하게 되며, 구현예에 따라 추가적으로, 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링한 결과를 실시간 저장 또는 업데이트할 수 있다.
본 실시예에서, 데이터 노드들의 평가 내역은, 데이터 노드들 또는 데이터 노드 그룹 단위에서 제공하는 클라우드 스토리지 서비스를 평가하여 성능(Performance), 신뢰성(Reliability), 가용성(Availability) 및 확장성(Scalability) 등과 같은 평가지표 별로 차등적인 점수들을 부여한 것을 의미한다.
본 실시예에서, 성능(Performance)란, 클라우드 스토리지 서비스를 얼마나 빨리 또는 많이 처리할 수 있는 능력에 대한 평가지표이며, 신뢰성(Reliablity)란, 클라우드 스토리지 서비스를 얼마나 실패 없이 수행할 수 있는 능력에 대한 평가지표이며, 가용성(Availability)란, 클라이언트가 신규 파일 저장을 요청했을 때에 요청한 만큼의 스토리지 자원을 할당할 수 있는 능력에 대한 평가지표이며, 확장성(Scalability)는 데이터 센터의 가용 스토리지 자원을 추가 증설할 수 있는 능력에 대한 평가지표이다.
이러한 평가 내역은 데이터 노드 및 네트워크를 구성하는 하드웨어 장비들의 사양(specification)과 성능, 파일 시스템(file system) 등을 소프트웨어 적으로 지원하는 API 등을 종합적으로 고려하여 분산 저장 시스템의 관리자 내지 서비스 제공자가 상기한 평가지표 별로 평가하여 생성할 수 있다.
또는, 복제 서버 내부에 별도의 시뮬레이션 모듈을 두어, 상기한 하드웨어 장비들의 사양과 성능, API 등을 입력하여 각 데이터 노드 및 데이터 그룹 단위에서 제공할 클라우드 스토리지 서비스를 시뮬레이션한 결과를 기초로 평가지표별로 자동적으로 생성하도록 구성할 수도 있다.
상기한 평가 내역의 생성 방법들은 하나의 실시예들에 불과하며, 이외에도 다양한 기준 데이터를 근거로 평가내역을 생성할 수 있을 것이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
모니터링부(330)는 네트워크를 통해 연결된 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링한다.
본 실시예에서, 실시간 서비스 제공 상황이란, 단위 시간 동안의 평균 응답 시간, 단위시간 동안의 평균 실패율, 잔여 가용 스토리지 자원량 등을 포함하는 것으로 각 데이터 노드를 구동하는 운영체제(operating system)나 하이퍼바이저(hypervisor), 가상머신 모니터(virtual machine monitor, VMM) 등으로부터 제공받을 수 있다.
또한, 데이터 노드 그룹들의 실시간 서비스 제공 상황은 데이터 노드 그룹들을 구성하는 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 평균하여 실시간 산출할 수 있다.
평가내역조정부(340)는 데이터베이스(320)로부터 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 평가 내역을 불러오고, 모니터링부(330)로부터 모니터링된 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 가져온다.
그리고, 평가내역조정부(340)는 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 평가 내역을 모니터링된 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 조정한다.
예컨대, 모니터링된 시간 서비스 제공 상황 중에서 평균 응답 시간 등을 기초로 하여 평가 내역 중 성능(performance)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정할 수 있으며, 단위시간 동안의 평균 실패율 등을 기초로 하여 평가 내역 중 신뢰성(reliability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정할 수 있으며, 잔여 가용 스토리지 자원량 등을 기초로 하여 평가 내역 중 가용성(Availability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정할 수 있다.
제어부(350)는 평가내역조정부(340)에서 조정된 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하여 선택된 데이터 노드들 각각에 청크 복제본을 생성하라는 명령(instruction)을 전송한다.
제어부(350)는 데이터 노드 그룹별로 복제본을 생성할지 여부에 따라 데이터 노드 선택 정책을 달리 적용하여 데이터 노드들을 선택할 수 있다.
예컨대, 데이터 신뢰성 및 가용성을 위해 데이터 노드 그룹별로 하나씩 복제본을 생성하도록 설정하는 정책을 적용하는 경우에는 먼저, 제어부(350)는 평가내역조정부(340)에서 조정된 평가 내역 중에서 데이터 노드 그룹별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드 그룹들을 선택한다. 그 이후에, 제어부(350)는 평가내역조정부(340)에서 조정된 평가 내역 중에서 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 이전에 선택된 데이터 노드 그룹들 각각에 속한 데이터 노드를 하나씩 선택함으로써, 결과적으로 서로 다른 데이터 그룹에 속하는 데이터 노드들을 청크 복제본의 개수의 동일한 개수로 선택하게 된다.
반대로, 경우에 따라 데이터 노드 그룹별로 하나씩 복제본을 생성하도록 설정하는 정책을 적용하지 않는 것으로 설정된 경우에는, 제어부(350)는 평가내역조정부(340)에서 조정된 평가 내역 중에서 데이터 노드 그룹별 평가 내역이 아닌 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드를 선택할 수 있다.
데이터 노드 그룹별로 하나씩 복제본을 생성하도록 설정하는 정책의 적용 여부는 분산 저장 시스템의 관리자 내지 서비스 제공자의 선택에 따라 미리 설정되는 것이 바람직하다.
평가 내역을 기초로 최적의 데이터 노드 그룹 내지 데이터 노드를 선택하는 방법으로는, 평가 내역의 평가지표들 별 점수에 평가지표들 별로 상이하게 설정된 가중치를 적용하여 합산한 결과가 높은 순으로 데이터 노드 그룹 내지 데이터 노드를 선택하고, 여기에서의 가중치는, 분산 저장 시스템의 관리자 내지 서비스 제공자에 의해 미리 설정되거나, 별도의 클라이언트 요청 수신 모듈을 통해 수신된 평가 지표별 우선순위에 대한 클라이언트의 요청을 실시간으로 반영하여 동적으로 변경될 수 있도록 구성할 수 있다. 그러나, 이는 평가 내역을 기초로 최적의 데이터 노드 그룹 내지 데이터 노드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 저장 시스템에서 클라이언트에 신규 파일 저장 요청에 의해 해당 파일의 청크 복제본을 생성하는 복제본 생성 방법을 도시한 흐름도로, 본 실시예에 따른 복제본 생성 방법은 도 2 내지 도 3에 도시된 복제 서버(230, 300)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2 내지 도 3에 도시된 복제 서버(230, 300)에 관한 설명에서와 동일한 사항에 대해서는 이를 참조한다.
도 4를 참조하면, 먼저, 클라이언트의 신규 파일 저장 요청에 따라 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 청크 복제본 생성 요청을 수신한다(S401)
그리고, 이전에 저장된 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역을 불러오고(S402), 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링한다(S403).
본 실시예에서 S402 단계 및 S403 단계들은 기재의 편의를 위해 S402->S403의 순으로 예시한 것에 불과하며, 양자는 서로 순서를 바꾸어 실행해도 되며, 또는 동시에 병렬적으로 실행해도 무방하며, 본 발명은 이들 단계의 실행 순서에 의해 한정되지 않는다.
S403 단계에서 모니터링한 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 S402 단계에서 불러온 평가 내역을 조정한다(S404).
그리고, 데이터 노드 그룹별로 하나씩 복제본을 생성할지 여부는 분산 저장 시스템의 관리자 내지 서비스 제공자가 설정한 정책에 따라 결정하는데, 데이터 노드 그룹별로 복제본을 생성하기로 설정된 경우(S405)에는 S404 단계에서 조정된 평가 내역 중 데이터 노드 그룹별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드 그룹들을 선택한다(S406). 그리고, S404 단계에서 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 S406 단계에서 선택된 데이터 노드 그룹들 각각에 속한 데이터 노드를 하나씩 선택함(S407)으로써, 결과적으로, 서로 다른 데이터 그룹에 속하는 데이터 노드들을 청크 복제본의 개수의 동일한 개수로 선택하게 된다.
데이터 노드 그룹별로 복제본을 생성하지 않기로 설정된 경우(S405)에는 S404 단계에서 조정된 평가 내역 중에서 데이터 노드 그룹별 평가 내역이 아닌 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택한다(S408).
마지막으로, S407 단계 또는 S408 단계에서 선택된 데이터 노드들 각각에 청크 복제본을 생성한다(S409).
본 발명에 의하면, 복수의 클라이언트들로부터 네트워크를 통해 전송되는 오브젝트를 복수의 데이터 노드들에 분산 저장하는 분산 저장 시스템에서, 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들로 구성된 복수의 데이터 노드 그룹들에 골고루 분산하여 파일의 청크 복제본을 생성함으로써, 분산 저장 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
아울러, 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 기저장된 평가 내역 및 실시간 서비스 제공 상황을 반영하여 청크 복제본을 생성할 데이터 노드들을 선택함으로써, 분산 저장 시스템의 전체적인 성능 및 가용성 등을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 복사본 생성 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들로 구성된 복수의 데이터 노드 그룹들에 파일을 분산하여 저장하는 분산 저장 시스템의 복제 서버 장치에 있어서,
    클라이언트의 신규 파일 저장 요청에 따라 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 복제본 생성 요청을 수신하는 복제본 생성 요청 수신부;
    상기 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링하는 모니터링부;
    데이터베이스로부터 상기 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역을 불러와 상기 모니터링된 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 상기 불러온 평가 내역을 조정하는 평가내역조정부; 및
    상기 조정된 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하여 상기 선택된 데이터 노드들 각각에 상기 청크 복제본을 생성하라는 명령을 전송하는 제어부를 포함하고, 상기 평가내역조정부는
    모니터링된 시간 서비스 제공 상황 중에서 평균 응답 시간 등을 기초로 하여 평가 내역 중 성능(performance)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하고, 단위시간 동안의 평균 실패율 등을 기초로 하여 평가지표들 중 신뢰성(reliability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하며, 잔여 가용 스토리지 자원량 등을 기초로 하여 평가 내역 중 가용성(Availability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복제본 생성 요청 수신부는 상기 클라이언트의 신규 파일 저장 요청을 수신한 프록시 서버나 메타데이터 서버로부터 상기 복제본 생성 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 상기 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 평가 내역 및 상기 데이터 노드 그룹들과 상기 데이터 노드들 간의 대응관계에 관한 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 데이터 노드들로부터 상기 실시간 서비스 제공 상황을 수신하고, 상기 데이터 노드 그룹들 각각에 속하는 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 평균하여 상기 데이터 노드 그룹들의 실시간 서비스 제공 상황을 산출하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 평가내역의 상기 평가지표들 별 점수에 상기 평가지표들 별로 상이하게 설정된 가중치를 적용하여 합산한 결과를 기초로 데이터 노드들을 선택하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드 그룹별 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드 그룹들을 선택하고, 상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 상기 선택된 데이터 노드 그룹들 각각에 속한 데이터 노드를 하나씩 선택하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 평가지표는 성능, 신뢰성, 가용성, 확장성 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 서비스 제공 상황은 단위시간 동안의 평균 응답 시간, 단위시간 동안의 평균 실패율 및 잔여 가용 스토리지 자원량 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복제 서버 장치.
  10. 지역적으로 인접한 적어도 하나 이상의 데이터 노드들로 구성된 복수의 데이터 노드 그룹들로 구성된 분산 저장 시스템의 복제본 생성 방법에 있어서,
    클라이언트의 신규 파일 저장 요청에 따라 생성할 청크 복제본의 개수를 포함한 청크 복제본 생성 요청을 수신하는 단계;
    상기 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들을 복수의 평가지표들 별로 차등적인 점수를 부여한 평가 내역을 불러오는 단계;
    상기 데이터 노드 그룹들 및 데이터 노드들의 실시간 서비스 제공 상황을 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링된 실시간 서비스 제공 상황을 기초로 상기 불러온 평가 내역을 조정하는 단계;
    상기 조정된 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하는 선택단계; 및
    상기 선택된 데이터 노드들 각각에 상기 청크 복제본을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 평가내역을 조정하는 단계는
    모니터링된 시간 서비스 제공 상황 중에서 평균 응답 시간 등을 기초로 하여 평가 내역 중 성능(performance)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하고, 단위시간 동안의 평균 실패율 등을 기초로 하여 평가지표들 중 신뢰성(reliability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하며, 잔여 가용 스토리지 자원량 등을 기초로 하여 평가 내역 중 가용성(Availability)에 대한 점수를 상향 혹은 하향 조정하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선택단계는 상기 평가내역의 상기 평가지표들 별 점수에 상기 평가지표들 별로 상이하게 설정된 가중치를 적용하여 합산한 결과를 기초로 데이터 노드들을 선택하는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 선택단계는,
    상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드 그룹별 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드 그룹들을 선택하는 단계; 및
    상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 상기 선택된 데이터 노드 그룹들 각각에 속한 데이터 노드를 하나씩 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 선택단계는 상기 조정된 평가 내역 중 데이터 노드별 평가 내역을 기초로 상기 청크 복제본의 개수와 동일한 개수의 데이터 노드들을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 평가지표는 성능, 신뢰성, 가용성, 확장성 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 실시간 서비스 제공 상황은 단위시간 동안의 평균 응답 시간, 단위시간 동안의 평균 실패율 및 잔여 가용 스토리지 자원량 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복제본 생성 방법.
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