KR102223141B1 - 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치 - Google Patents

컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버의 동작 방법은, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하는 단계, 상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받는 단계, 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하는 단계, 및 상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하는 단계를 포함한다.

Description

컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치{METHODS FOR OPERATING STORAGE DRIVER IN CONTAINER ENVIRONMENT AND STORAGE DRIVER APPARATUSES}
본 발명은 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치에 관한 것이다.
IT 시장의 급속한 팽창으로 애플리케이션의 빠른 개발 및 배포를 가능하게 하는 개발 운영(DevOps) 환경이 요구되고 있다. 이러한, 요구에 따라 애플리케이션의 개발, 설치 및 실행하기 위한 오픈소스 플랫폼인 도커(Docker)가 등장하였다. 도커는 컨테이너 기술을 자동화해 쉽게 사용할 수 있게 도와준다.
컨테이너 기술은 소프트웨어가 한 컴퓨팅 환경에서 다른 컴퓨팅 환경으로 이동되었을 때 어떻게 안정적으로 운영하느냐의 문제를 해결하는 솔루션이다. 개발자의 노트북에서 테스트 환경으로, 스테이징 환경에서 프로덕션으로, 그리고 어쩌면 데이터센터 내의 물리적 기기에서 프라이빗 혹은 퍼블릭 클라우드 내의 가상 머신으로 적용될 수 있다. 컨테이너 기술과 가상화 기술은 다소 유사한 측면이 있으나, 다음의 측면에서 차별화된다. 가상화 기술을 사용하면 이동되는 패키지가 가상머신이 되며, 여기에는 전체 운영체제와 애플리케이션이 모두 포함된다. 세 개의 가상머신을 구동하는 물리 서버는 하이퍼바이저와 그 위에서 구동되는 세 개의 별도 운영체제를 가지게 된다. 반면에, 단일 운영체제를 구동하는 컨테이너는 세 개의 컨테이너에 담긴 애플리케이션을 구동하는 서버와 각각의 컨테이너가 운영체제 커널을 다른 컨테이너와 공유한다. 운영체제의 공유 부분은 읽기 전용인 반면, 각각의 컨테이너에는 기록을 위한 자체적 마운트가 있다. 따라서, 가상화 기술을 이용하는 것보다, 컨테이너 기술을 이용하는 것이 컴퓨팅 자원 활용의 효율성 측면에서 유리하다.
도커는 상기 컨테이너 기술을 이용하여 어플리케이션을 개발, 설치, 실행하기 위한 오픈 플랫폼이다. 도커를 활용하면 인프라스트럭쳐로부터 어플리케이션을 분리할 수 있고, 인프라스트럭쳐를 어플리케이션처럼 관리할 수 있다. 도커는 더 빠른 코드 설치, 더 빠른 테스트, 더 빠른 배포를 도움으로써, 코딩과 코드를 실행하는 사이클을 단축시켜준다.
이와 같이, 최근 빅데이터와 머신러닝을 처리하는 클라우드 컴퓨팅 환경에서는 주로 가볍고 편리한 컨테이너를 사용하고 있다. 이는 하나의 서버 노드에서 수천 개의 컨테이너를 동시에 사용할 수 있게 하여, 클라우드 전체의 사용률을 높이는데 큰 기여를 하고 있다.
하지만, 모든 컨테이너의 다양한 레이어가 하나의 호스트 파일 시스템을 공유함으로써 다양한 계층에서 병목현상이 발생하고 있다. 각각의 레이어의 특징을 고려하지 않고 하나의 파일 시스템을 사용함으로써, 효율적인 운용이 어려워지고 있다. 즉, 종래의 컨테이너 환경에서는 모든 컨테이너의 다양한 레이어가 하나의 호스트 파일 시스템을 공유함으로써 여러 계층에서 병목현상이 발생하고 있다. 또한 각각의 레이어가 가지는 특징을 고려하지 않기 때문에 효율적인 운용이 어려워지고 있다.
본 발명의 실시 예들은 컨테이너의 다양한 레이어를 각각의 파일 시스템에 분리하여 동작시킴으로써, 각각의 레이어가 가지는 특징에 따라 최적화된 파일 시스템을 사용할 수 있게 하고, 병목현상을 완벽히 제거할 수 있는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법 및 스토리지 드라이버 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스토리지 드라이버 장치에 의해 수행되는 스토리지 드라이버의 동작 방법에 있어서, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하는 단계; 상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받는 단계; 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하는 단계; 및 상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하는 단계를 포함하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법이 제공될 수 있다.
상기 이미지의 다운로드를 요청하는 단계는, 기설정된 이미지를 이용하여 도커(Docker) 실행을 요청하고, 실행된 도커의 도커 엔진(Docker engine)을 통해 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청할 수 있다.
상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는, 상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당할 수 있다.
상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 상기 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상기 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 상기 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능할 수 있다.
상기 적어도 하나의 하위 레이어, 상기 상위 레이어 및 상기 볼륨 레이어는 유니온(Union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템과 같이 동작할 수 있다.
상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는, 상기 적어도 하나의 하위 레이어에 상기 다운로드받은 서브 이미지를 순서대로 저장할 수 있다.
상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는, 상기 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당할 수 있다.
상기 컨테이너를 실행하는 단계는, 상기 상위 레이어에 상기 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장할 수 있다.
상기 컨테이너를 실행하는 단계는, 상기 상위 레이어의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리할 수 있다.
상기 컨테이너를 실행하는 단계는, 상기 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 스토리지 드라이버 장치에 있어서, 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)을 포함하는 저장 모듈; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 저장 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고, 상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고, 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 저장 모듈에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고, 상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 기설정된 이미지를 이용하여 도커(Docker) 실행을 요청하고, 실행된 도커의 도커 엔진(Docker engine)을 통해 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당할 수 있다.
상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 상기 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상기 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 상기 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능할 수 있다.
상기 적어도 하나의 하위 레이어, 상기 상위 레이어 및 상기 볼륨 레이어는 유니온(Union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템과 같이 동작할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 하위 레이어에 상기 다운로드받은 서브 이미지를 순서대로 저장할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 상위 레이어에 상기 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 상위 레이어의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비 일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고, 상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고, 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 저장 모듈에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고, 상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 컨테이너의 각각의 레이어를 독립적으로 운용할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 레이어 간의 병목현상을 제거하여 성능을 향상시키고, 레이어의 특징과 목적에 맞는 파일 시스템을 사용함으로써, 보다 효과적인 운용이 가능하도록 지원할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 레이어 기반의 파일 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도커 컨테이너와 스토리지의 생명주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예와 종래의 스토리지 드라이버와의 비교 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예와 종래 스토리지 드라이버와의 성능 비교 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예와 종래의 스토리지 드라이버와의 성능 개선 결과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경(100)은 도커 데몬(distribution)(110), 레지스트리지(registry)(120), 스토리지 드라이버(graphdriver)(130), 물리 볼륨(physical volume)(140), 파일 시스템(filesystem)(150) 및 실행 블록(runc)(160)을 포함한다. 여기서, 물리 볼륨(140)은 독립적인 복수의 논리 볼륨(141)을 포함한다. 파일 시스템(150)은 상위 레이어(151), 적어도 하나의 하위 레이어(152) 및 볼륨 레이어(153)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 읽기 전용의 하위 레이어(152)와 읽기/쓰기가 가능한 상위 레이어(151), 및 컨테이너 간의 공유가 가능한 볼륨 레이어(153)로 나누어, 각각의 레이어를 서로 다른 논리 볼륨에 할당하여 필요한 파일 시스템(150)을 이용하여 설치 후 사용한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에서는 컨테이너에서 사용하는 각각의 레이어를 위해 독립적인 논리 볼륨(141)을 할당하고, 여기에 필요한 파일 시스템(150)을 설치하여 운용함으로써, 다양한 계층에서 발생하는 병목현상을 완벽히 제거하고, 각각의 레이어의 특징에 맞는 파일 시스템을 선택함으로써 효율적인 운용이 가능하게 한다.
대표적인 컨테이너 플랫폼인 도커는 컨테이너의 레이어를 다양한 형태로 관리할 수 있도록 스토리지 드라이버 플러그인 인터페이스를 제공하고 있다. 이를 통해 읽기 전용의 하위 레이어(152)와 읽기/쓰기가 가능한 상위 레이어(151), 그리고 컨테이너 간의 공유가 가능한 볼륨 레이어(153)를 원하는 형태로 관리할 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시 예에서는 이러한 스토리지 드라이버 플러인 인터페이스를 이용하여 각각의 레이어에 독립적인 논리 볼륨을 할당하여 필요한 파일 시스템을 사용할 수 있는 새로운 형태의 스토리지 드라이버(130)를 제공하고자 한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시 예를 통한 컨테이너 스토리지 드라이버의 동작 과정은 다음과 같다.
특정 이미지(예를 들어, 우분투(ubuntu))를 이용하여 도커 실행을 요청한다.
도커 데몬(distribution)(110)은 우분투 이미지 다운로드를 요청한다.
도커 데몬(110)은 레지스트리(registry)(120)에서 우분투 이미지를 내려받는다. 여기서, 우분투 이미지는 여러 개의 서브 이미지로 나누어져 있다. 그래서 우분투 이미지와 관련된 모든 서브 이미지를 내려받는다.
도커 데몬(110)은 스토리지 드라이버(graphdriver)(130)를 통해 해당 모든 서브 이미지를 저장한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버(130)는 각각의 서브 이미지를 물리 볼륨(physical volume)(140)에 포함된 독립적인 논리 볼륨(logical volume)(141)에 저장한다.
스토리지 드라이버(130)가 모든 서브 이미지를 저장하고 나면 도커는 우분투 이미지를 이용하여 새로운 컨테이너를 실행한다.
종래의 스토리지 드라이버는 서브 이미지를 저장하는 단계에서 모든 서브 이미지를 하나의 물리 볼륨에 저장하기 때문에 각각의 서브 이미지에 접근(읽기/쓰기)을 할 때 병목현상이 발생한다.
하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버(130)는 모든 서브 이미지를 각각의 논리 볼륨(141)에 저장하기 때문에 이러한 병목현상을 원천적으로 제거할 수 있다.
일반적으로 물리 볼륨(140)은 하나의 저장장치(예컨대, SSD)를 의미한다. 논리 볼륨(141)은 물리 볼륨(140)을 필요한 만큼 쪼개어 마치 여러 개의 저장장치를 가지고 있는 것처럼 가상화해주는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 레이어 기반의 파일 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도커는 컨테이너를 위한 파일 시스템(150)을 여러 개의 계층으로 쪼개어 관리한다. 도커는 하위(lower) 레이어(152)에는 우분투 이미지의 서브 이미지들을 순서대로 저장한다. 도커는 상위(upper) 레이어(151)에는 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장하여, 컨테이너가 언제든 재시작할 때 동일한 환경에서 실행될 수 있도록 보장한다. 그래서 상위(upper) 레이어(151)는 새로운 컨테이너가 생성될 때 같이 생성되고, 컨테이너가 종류 후 제거되면 같이 제거된다. 마지막으로 볼륨(volume) 레이어(153)는 컨테이너가 결과물을 컨테이너가 종료된 후에도 유지하고 싶을 때 사용된다.
이러한 여러 하위(lower), 상위(upper), 볼륨(volume) 레이어(151, 152, 153)는 오버레이(overlay) 파일 시스템과 같은 유니온(union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템(merged)처럼 보이게 된다. 이는 실제로는 여러 레이어에 나누어져 있지만, 마치 하나의 레이어(310) 같이 존재하는 것처럼 보여지게 된다는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도커 컨테이너와 스토리지의 생명주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 앞에서 설명한 각각의 레이어의 생명주기를 컨테이너의 생명주기와 비교한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하위 레이어 1(lower1) 및 하위 레이어 0(lower0)은 컨테이너와 상관없이 존재한다. 상위 레이어 0(upper0)는 컨테이너 0(container0)과 동일한 생명주기를 가지고 있다. 상위 레이어 1(upper1)는 컨테이너 1(container1)과 동일한 생명주기를 가지고 있다. 그리고 볼륨 레이어 0(volume0)도 컨테이너 0 또는 컨테이너 1과 상관없이 관리자가 원하는 대로 생성하거나, 삭제하거나, 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법은 컨테이너 환경에서 모든 컨테이너의 각각의 레이어를 독립적인 파일 시스템으로 동작시킴으로써 지역성과 특수성을 보장해줄 수 있다.
단계 S101에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버 장치는 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청한다.
단계 S102에서, 스토리지 드라이버 장치는 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드한다.
단계 S103에서, 스토리지 드라이버 장치는 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당한다.
단계 S104에서, 스토리지 드라이버 장치는 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버 장치(600)는 저장 모듈(610), 메모리(620) 및 프로세서(630)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 스토리지 드라이버 장치(600)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 스토리지 드라이버 장치(600)가 구현될 수 있다.
이하, 도 6의 스토리지 드라이버 장치(600)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
저장 모듈(610)은 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)을 포함한다.
메모리(620)는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.
프로세서(630)는 저장 모듈(610) 및 메모리(620)와 연결된다.
프로세서(630)는, 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고, 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고, 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 저장 모듈(610)에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고, 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행한다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 기설정된 이미지를 이용하여 도커(Docker) 실행을 요청하고, 실행된 도커의 도커 엔진(Docker engine)을 통해 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능하다.
다양한 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 하위 레이어, 상위 레이어 및 볼륨 레이어는 유니온(Union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템과 같이 동작한다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 적어도 하나의 하위 레이어에 다운로드받은 서브 이미지를 순서대로 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 상위 레이어에 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 상위 레이어의 생명주기를 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(630)는 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예와 종래의 스토리지 드라이버와의 비교 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 종래의 스토리지 드라이버(VFS, BTRFS, OVERLAY)는 모두 결국 모든 레이어가 하나의 물리 볼륨에 존재하기 때문에 병목현상이 필연적이다.
하지만, 도 10에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버(OVERLIT)는 모든 레이어를 각각의 논리 볼륨에 저장함으로써 이러한 병목현상을 제거할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예와 종래 스토리지 드라이버와의 성능 비교 결과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예의 확장성을 측정하기 위해서, 하나의 서버 노드에 1-8개까지의 컨테이너를 동시에 동작시킬 때 얼마나 성능이 증가하는지를 확인해 보았다.
도 11에 도시된 바와 같이, 종래의 스토리지 드라이버(vfs, btrfs, overlay2)는 컨테이너의 수가 증가하여도 병목현상에 의해 성능이 정체되는 현상을 보이고 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 드라이버(overlit)는 이러한 병목현상을 제거하여 더욱 나은 확장성을 보이고 있다. 특히, 컨테이너가 실행되는 동안만 유지되는 상위 레이어에 메모리 기반 파일 시스템(tmpfs)을 사용한 경우(overtmp)에는 성능이 거의 선형적으로 증가하는 확장성을 보여주고 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예와 종래의 스토리지 드라이버와의 성능 개선 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 컨테이너 간의 공유가 가능한 볼륨 레이어를 컨테이너가 동작하는 동안에는 메모리 기반 파일 시스템(tmpfs)을 사용하고, 작업이 완료된 후에 일반 파일 시스템에 옮김으로써 동작 중에 발생하는 병목현상을 제거할 경우, 얼마나 성능이 개선되는지를 보여주고 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예(tmpsync)는 종래(local)에 비해, 워크로드에 따라서 적게는 10~20%, 많게는 3배 이상 성능이 개선되는 경우도 있다.
본 발명의 일 실시 예는 빅데이터와 머신러닝을 위한 대규모 클라우드 컴퓨팅 환경에서 컨테이너 간의 병목현상을 제거하고, 효율적인 운용을 가능하게 함으로써 전체적인 운용 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 높은 성능의 서버 노드에서 수천 개의 컨테이너가 동시에 동작하는 경우에는 파일 시스템/스토리지 계층에서 발생하는 병목현상을 제거하는 것은 매우 중요한 일이다. 최근 대규모의 데이터 센터를 운용하는 모든 회사에서 목표로 하는 고효율의 컴퓨팅 환경에 적합한 기술로 판단된다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시 예들에 따른 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고, 상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고, 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 저장 모듈에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고, 상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
600: 스토리지 드라이버 장치
610: 저장 모듈
620: 메모리
630: 프로세서

Claims (21)

  1. 스토리지 드라이버 장치에 의해 수행되는 스토리지 드라이버의 동작 방법에 있어서,
    컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하는 단계;
    상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받는 단계;
    상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하는 단계; 및
    상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하는 단계를 포함하고,
    상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는, 상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당하고,
    상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 상기 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상기 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 상기 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능하고,
    상기 컨테이너를 실행하는 단계는, 상기 상위 레이어의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리하되, 상기 컨테이너가 컨테이너 0 및 컨테이너 1을 포함하고, 상기 하위 레이어가 하위 레이어 1(lower1) 및 하위 레이어 0(lower0)을 포함하고, 상기 상위 레이어가 상위 레이어 0(upper0) 및 상위 레이어 1(upper1)을 포함하는 경우, 상기 하위 레이어 1 및 하위 레이어 0의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 상관없이 존재하도록 관리하고, 상기 상위 레이어 0을 컨테이너 0과 동일한 생명주기를 가지고 상기 상위 레이어 1을 컨테이너 1과 동일한 생명주기를 가지도록 관리하고, 상기 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경하되, 상기 컨테이너 0 또는 상기 컨테이너 1의 생명주기와 상관없이 상기 사용자가 원하는 대로 생성하거나, 삭제하거나, 사용하도록 변경하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지의 다운로드를 요청하는 단계는,
    기설정된 이미지를 이용하여 도커(Docker) 실행을 요청하고, 실행된 도커의 도커 엔진(Docker engine)을 통해 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하위 레이어, 상기 상위 레이어 및 상기 볼륨 레이어는 유니온(Union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템과 같이 동작하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 하위 레이어에 상기 다운로드받은 서브 이미지를 순서대로 저장하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 독립적인 논리 볼륨에 할당하는 단계는,
    상기 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너를 실행하는 단계는,
    상기 상위 레이어에 상기 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버의 동작 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 스토리지 드라이버 장치에 있어서,
    다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)을 포함하는 저장 모듈;
    적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 저장 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
    컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고,
    상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고,
    상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 저장 모듈에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고,
    상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하고,
    상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당하고,
    상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 상기 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상기 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 상기 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능하고,
    상기 상위 레이어의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리하되, 상기 컨테이너가 컨테이너 0 및 컨테이너 1을 포함하고, 상기 하위 레이어가 하위 레이어 1(lower1) 및 하위 레이어 0(lower0)을 포함하고, 상기 상위 레이어가 상위 레이어 0(upper0) 및 상위 레이어 1(upper1)을 포함하는 경우, 상기 하위 레이어 1 및 하위 레이어 0의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 상관없이 존재하도록 관리하고, 상기 상위 레이어 0을 컨테이너 0과 동일한 생명주기를 가지고 상기 상위 레이어 1을 컨테이너 1과 동일한 생명주기를 가지도록 관리하고, 상기 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경하되, 상기 컨테이너 0 또는 상기 컨테이너 1의 생명주기와 상관없이 상기 사용자가 원하는 대로 생성하거나, 삭제하거나, 사용하도록 변경하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    기설정된 이미지를 이용하여 도커(Docker) 실행을 요청하고, 실행된 도커의 도커 엔진(Docker engine)을 통해 컨테이너 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하위 레이어, 상기 상위 레이어 및 상기 볼륨 레이어는 유니온(Union) 파일 시스템을 이용하여 하나의 파일 시스템과 같이 동작하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 하위 레이어에 상기 다운로드받은 서브 이미지를 순서대로 저장하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 도커의 스토리지 드라이버 인터페이스를 이용하여 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 상기 독립적인 논리 볼륨에 각각 할당하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 상위 레이어에 상기 컨테이너가 실행되는 동안 발생하는 쓰기 요청을 저장하는, 컨테이너 환경에서의 스토리지 드라이버 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
    컨테이너(Container) 실행을 위한 이미지의 다운로드를 요청하고,
    상기 요청된 이미지와 관련된 복수의 서브 이미지를 다운로드받고,
    상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 저장 모듈에서 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서의 독립적인 논리 볼륨(Logical volume)에 각각 할당하고,
    상기 각각 할당된 복수의 서브 이미지를 이용하여 컨테이너를 실행하고,
    상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 독립적으로 분리된 적어도 하나의 하위 레이어(lower layer), 상위 레이어(upper layer) 및 볼륨 레이어(volume layer)에 상기 다운로드받은 복수의 서브 이미지를 각각 할당하고,
    상기 다중 레이어 기반의 파일 시스템에서 상기 적어도 하나의 하위 레이어는 읽기만 가능하고, 상기 상위 레이어는 읽기 및 쓰기가 가능하고, 상기 볼륨 레이어는 컨테이너 간의 공유가 가능하고,
    상기 상위 레이어의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 동일하게 관리하되, 상기 컨테이너가 컨테이너 0 및 컨테이너 1을 포함하고, 상기 하위 레이어가 하위 레이어 1(lower1) 및 하위 레이어 0(lower0)을 포함하고, 상기 상위 레이어가 상위 레이어 0(upper0) 및 상위 레이어 1(upper1)을 포함하는 경우, 상기 하위 레이어 1 및 하위 레이어 0의 생명주기를 상기 컨테이너의 생명주기와 상관없이 존재하도록 관리하고, 상기 상위 레이어 0을 컨테이너 0과 동일한 생명주기를 가지고 상기 상위 레이어 1을 컨테이너 1과 동일한 생명주기를 가지도록 관리하고, 상기 볼륨 레이어를 스토리지 드라이버의 사용자에 의한 명령에 따라 변경하되, 상기 컨테이너 0 또는 상기 컨테이너 1의 생명주기와 상관없이 상기 사용자가 원하는 대로 생성하거나, 삭제하거나, 사용하도록 변경하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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