JP6262939B2 - ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステム及びキャッシュサービスの提供方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークスイッチに設けられるキャッシュ用メモリを用いてキャッシュサービスを提供するネットワークスイッチを用いたキャッシュシステム及びキャッシュサービスの提供方法に関する。

キャッシュサーバは、頻繁に参照されるデータを一定の期間格納してサービスを行う高速の装置であり、ＲＤＭＳ（Ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などの相対的に遅い主格納領域を補助してサービスのより速い応答速度のために構築される。

データをキャッシュするためには、キャッシュサーバをサービスのためのサーバ（ウェブサーバ、ウェブアプリケーションサーバ、アプリケーションサーバなど）と同一の位置でＩＤＣ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒ）内に配置した後、キャッシュサービスを提供するためのプロセスを実行してユーザがアクセスできるように設定しなければならない。ここで、フォールトトレランス（ｆａｕｌｔ−ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）のキャッシュサービスを提供しようとする場合には、追加的な管理サーバが必要なこともある。

一例として、韓国公開特許第１０−２０１０−００３７７４２号公報（公開日２００９年０４月２９日）「複数のキャッシュサーバを用いて負荷を分散させるＤＤｏＳ攻撃回避システム、負荷分散システム、及びキャッシュサーバ」には複数のキャッシュサーバでトラフィックを分散することが記載されている。しかし、キャッシュサービスの使用量が増加することによってキャッシュサーバが一定水準以上に増設される場合、主格納領域の運用コストよりもキャッシュサーバを運用するためのコストがより大きくなるという副作用が発生することになる。このような運用コストには、ＩＤＣ運用コスト（ｒａｃｋ ｓｐａｃｅ、電力、恒温恒湿など）が大部分を占める。また、普通、メモリだけを用いるキャッシュサービスの特性上、キャッシュサーバのＣＰＵを活用できないという問題点も存在する。

韓国公開特許第１０−２０１０−００３７７４２号公報

本発明は、サーバを集線するために基本的に配置されるネットワークスイッチを用いてキャッシュサービスを提供することによって別途のキャッシュサーバを運用することによって生じる運用コストを節減し、リソースを効率的に使用できるネットワークスイッチを用いたキャッシュシステム及びキャッシュサービスの提供方法を開示する。

本発明の一実施形態によれば、キャッシュサービスを提供する装置は、複数のサーバを集線するネットワークスイッチに設けられ、前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに前記サーバが提供するデータをキャッシュし、前記サーバの要求によって前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを送信することにより、キャッシュサービスを提供してもよい。

また、前記キャッシュ装置は、前記ネットワークスイッチの遊休リソースを用いて前記キャッシュ用メモリに前記サーバが提供するデータをキャッシュしてもよい。

また、前記キャッシュ装置は、前記ネットワークスイッチにソフトウェアの形態で設けられたりカードまたはボード形態で装着されてもよい。

また、前記サーバが提供するデータは、前記ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに分散して提供してもよい。

また、本発明の一実施形態によれば、キャッシュシステムは、複数のサーバを集線するネットワークスイッチ及び前記ネットワークスイッチの各々に設けられ、前記ネットワークスイッチに前記サーバが提供するデータをキャッシュして前記サーバの要求によってキャッシュされたデータを送信するキャッシュ装置を含み、前記ネットワークスイッチは、前記キャッシュ装置によってキャッシュサービスを提供してもよい。

また、本発明の一実施形態によれば、複数のサーバを集線するネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御する命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を含むコンピュータで読み出し可能な記録媒体で、前記命令は前記サーバが提供するデータを前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュするコードと、前記サーバの要求によって前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを送信するコードによって前記ネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御してもよい。

また、本発明の一実施形態によれば、キャッシュ装置がキャッシュサービスを提供する方法は、サーバが提供するデータが複数のサーバを集線するネットワークスイッチの各々に設けられるキャッシュ装置によって前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュされるステップと、前記サーバの要求によって前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュされたデータが前記サーバに送信されるステップとを含んでもよい。

本発明によれば、サーバを集線するために基本的に配置されるネットワークスイッチのキャッシュ用メモリを用いてキャッシュサービスを提供することによってキャッシュサービスを提供するための別途のキャッシュサーバが不要になることにより、キャッシュサーバを運用するためのコストを節減することができる。

また、サービスサーバに隣接したネットワークスイッチをキャッシュ用メモリとして活用するため、上位階層に位置するスイッチを通さずに必要なキャッシュデータを取り出すことができて全体的なネットワーク帯域の使用を減らすことができ、ネットワークスイッチの故障確率がサーバの故障確率より顕著に低いためにより安定したキャッシュサービスの運用が可能である。

本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを示す図である。 本発明の一実施形態において、主格納領域に接続されたネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを示す図である。 本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを用いて提供・取得（購読）サービスを提供する過程を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュサービスの提供方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを示す図である。図面にて、「Ｕ」はユーザ端末を示し、「Ｓ」はウェブサーバまたはウェブアプリケーションサーバなどのサービスのためのサーバを示す。

本発明に係るキャッシュシステムは、別途のキャッシュサーバを配置せずともキャッシュサービスを提供できるように、ネットワークスイッチのリソースを活用してキャッシュサーバプロセスを実行し、これらをクラスタとして構成する。このため、本発明に係るキャッシュシステム１００は、複数のサーバ１３０を集線するネットワークスイッチ１１０と前記ネットワークスイッチ１１０の各々に設けられ、前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリ（図示せず）にサーバ１３０が提供するデータをキャッシュして前記サーバの要求によってキャッシュされたデータを送信するキャッシュ装置１２０を含む。

図１に示すように、本発明に係るキャッシュシステム１００，１０５は、階層構造を有するネットワークスイッチ１１０，１４０または単一ネットワークスイッチ１１５の中にキャッシュ装置１２０を設けて各ネットワークスイッチ１１０，１１５，１４０がキャッシュサービスを提供できるようにし、隣接したスイッチをまとめてキャッシュクラスタとして動作できるように構成する。

キャッシュ装置１２０は、それぞれのネットワークスイッチ１１０，１１５，１４０にソフトウェアの形態で設けられ、別のカード／ボード形態に具現してネットワークスイッチに外装したハードウェアとして装着してもよい。

一例として、キャッシュ装置１２０がソフトウェアの形態でネットワークスイッチに設けられる場合、前記キャッシュ装置１２０には本発明によってキャッシュサービスを提供できるように制御する命令が格納される。前記命令は、サーバ１３０が提供するデータを当該ネットワークスイッチ１１０，１１５，１４０のキャッシュ用メモリにキャッシュするコードとサーバ１３０の要求によってキャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを送信するコードによってネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御してもよい。

一方、キャッシュ装置が前記ソフトウェアの形態で具現されたモジュールは、ネットワークスイッチ１１０，１１５，１４０内のＲＯＭ、フラッシュメモリなどの格納媒体に格納されたり別に接続された外部格納媒体に格納してロードされてもよく、サーバ１３０が提供するデータをキャッシュし、それぞれのサーバの要求によってキャッシュされたデータを送信することにより、キャッシュサービスを提供してもよい。この場合、キャッシュ用メモリは、データキャッシュのためのメモリとして、ネットワークスイッチ自体のメモリが不足した場合、ネットワークスイッチの余剰メモリスロットなどに挿入してさらに拡張してもよい。

このようなキャッシュ装置１２０は、サービスのためのサーバ１３０の要求によって適切なデータを送信し、ウェブキャッシュ（ｗｅｂ ｃａｃｈｅ）、アプリケーションオブジェクトキャッシュ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｂｊｅｃｔ ｃａｃｈｅ）、イベント提供・取得格納領域（ｅｖｅｎｔ ｐｕｂ−ｓｕｂ ｓｔｏｒａｇｅ）、セッション格納領域（ｓｅｓｓｉｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ）などに用いてもよい。

したがって、本発明に係るキャッシュシステムは、このような構造によってネットワークスイッチ１１０の遊休リソースを十分に活用することにより、キャッシュサービスのための追加サーバの設置を防ぎ、ＩＤＣ運用コストを減らすことができる。

一例として、キャッシュ装置１２０は、ネットワークスイッチ１１０，１１５，１４０の遊休リソースを用いて当該ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにサーバ１３０が提供するデータをキャッシュしてもよい。ここで、サーバ１３０が提供するデータは、ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに分散して提供してもよい。

また、本発明に係るキャッシュシステムは、ネットワークスイッチインフラだけを活用して高効率のデータキャッシュサービスを外部に提供することができ、最近脚光を浴びているＩａａＳ（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ）とＰａａＳ（Ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を結合した形態のクラウドサービスにも用いることができる。

図２は、本発明の一実施形態において、主格納領域に接続されたネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを示す図である。

図２に示すように本発明に係るキャッシュシステム２００は、キャッシュ装置２２０を介してサーバに接続されたネットワークスイッチのキャッシュ用メモリだけでなく、ＤＢＭＳなどの主格納領域２３０に接続されたネットワークスイッチ２１０のキャッシュ用メモリを用いてキャッシュサービスを提供してもよい。

したがって、本発明に係るキャッシュシステム２００は、主格納領域２３０、サーバなどを集線するために基本的に配置されるネットワークスイッチ２１０のキャッシュ用メモリを用いてキャッシュサービスを提供する。したがって、キャッシュサービスを提供するための別のキャッシュサーバを必要とせず、キャッシュサーバの構築コスト、ＩＤＣ運用コストなどを節減できる効果がある。また、主格納領域２３０、サーバに隣接したネットワークスイッチ２１０をキャッシュ用メモリとして活用するため、上位階層に位置するスイッチを通さずに必要なキャッシュデータを取り出すことができて全体的なネットワーク帯域の使用を減らすことができる。

図３は、本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムにより提供・取得サービスを提供する過程を説明するための図である。

ユーザがユーザ端末のウェブブラウザ３１０を用いてネットワークを介してメインサービスのページにログインすると、メインサービスはユーザのメールサービス上で新しく受信されたメール数、ブログサービス上に新しく上げられた掲示文数、ＳＮＳ（Ｓｏｃｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｒｖｉｃｅ）アカウントに上げられた掲示文数等を集合してＭｙ Ｐａｇｅ形態の最新情報を提供してもよい。以下では、このようにメインサービスで必要とする他サービスの情報を、ネットワークスイッチを用いたキャッシュシステムを介して発せられたキャッシュ情報を読み取ることで提供する取得過程を説明する。

メインウェブサーバ３２０は、ユーザの要求によって情報を提供するために、実際に情報を提供するデータ取得サーバ３３０に新しいメール数、新しいブログの掲示文数、新しいＳＮＳの掲示文数等の情報を要求する。

データ取得サーバ３３０は、上の要求された情報が実際に生成される他のサービスを各々担当するアプリケーションサーバ３５０〜３８０がネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに提供したデータを取得して、メインウェブサーバ３２０の要求によって取得したデータをそのまま、または加工して提供する。

各サービスを提供するアプリケーションサーバ３５０〜３８０を集線するネットワークスイッチには、キャッシュ装置が含まれて各々提供・取得のためのキャッシュシステム３４２，３４４，３４６で動作する。

各サービスを提供するアプリケーションサーバは、担当するサービスによって外部サービス側で提供しようとするデータを自身が属するキャッシュシステム３４２，３４４，３４６のキャッシュ用メモリに提供（ｐｕｂｌｉｓｈ）する。また、遊休リソースによって自身が属していない他のサービスのキャッシュシステムに自身のデータを提供することもできる。図には、一例としてブログサービスを提供するアプリケーションサーバ３６０が自身の属さないキャッシュシステム３４２に自身のデータを提供することを示す。

一例として、ユーザのブログの掲示文にコメントが付けられる場合、データ取得サーバ３３０は、メインサービスのウェブサーバ３２０から取得要求を受ける。それにより、データ取得サーバ３３０は、ブログサービスなどの各アプリケーションサーバ３５０〜３８０が特定イベントの発生時または周期的にキャッシュ用メモリに提供した情報のうち要求を受けた情報を取り出して、必要であれば加工して取得要求をしたメインサービスのウェブサーバ３２０に伝達してもよい。

一方、各アプリケーションサーバ３５０〜３８０は、提供するデータを準備する過程において、必要であれば他のキャッシュシステムからデータを照会した後にこれを自身のデータとして加工してもよい。

また、データ取得サーバ３３０が別に構成されていない場合、メインサービスのウェブサーバ３２０は、必要な情報を直接キャッシュ用メモリから取得してもよい。

図４は、本発明の一実施形態において、ネットワークスイッチを用いたキャッシュサービスの提供方法を示すフローチャートである。以下、図４を参照して本発明に係るキャッシュサービスの提供方法について説明する。

データを提供するアプリケーションサーバは、情報の変更がある場合、複数のアプリケーションサーバを集線するネットワークスイッチに各々設けられるキャッシュ用メモリに変更された情報を提供し、提供された情報は、ネットワークスイッチの各々に設けられるキャッシュ装置によってそれぞれのキャッシュ用メモリにキャッシュされる（Ｓ４１０）。

データを取得するウェブサーバは、情報が必要な場合、取得先のキャッシュシステムのキャッシュ装置にデータを要求する（Ｓ４２０）。

ここで、データを提供するアプリケーションサーバは、ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにデータを分散して提供してもよい。この場合、データを取得するウェブサーバは、１つ以上のキャッシュ装置から受信したデータを集合／加工してサービスに活用してもよい（Ｓ４３０）。

したがって、本発明に係るネットワークスイッチを用いたキャッシュシステム及びキャッシュサービスの提供方法は、サーバを集線するために基本的に配置されるネットワークスイッチのキャッシュ用メモリを用いてキャッシュサービスを提供するため、キャッシュサービスを提供するための別途のキャッシュサーバを必要とせず、コストが節減される効果がある。

本発明に係るキャッシュサービスの提供方法は、多様なコンピュータ手段によって行うことができるプログラム命令形態で実現され、コンピュータ読み出し可能媒体に記録してもよい。より具体的には、前記コンピュータで読み出し可能な記録媒体は、複数のサーバを集線するネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御する命令を含むコンピュータで読み出し可能な記録媒体であって、前記命令は前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに前記サーバが提供するデータをキャッシュするコードと、前記サーバの要求によって前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを送信するコードによって前記ネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御してもよい。

前記コンピュータで読み出し可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせたものを含んでもよい。前記記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含んでもよい。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

上述したように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００、１０５：キャッシュシステム
１１０、１１５：ネットワークスイッチ
１２０：キャッシュ装置
１３０：サーバ
１４０：親スイッチ

Claims (13)

1. それぞれ異なるサービスを提供する複数の第１のサーバを集線する複数のネットワークスイッチのそれぞれに設けられる、キャッシュサービスを提供するキャッシュ装置であって、
   前記複数のネットワークスイッチのそれぞれがキャッシュシステムを形成し、
   前記複数の第１のサーバのそれぞれは複数のキャッシュシステムの中で予め定められた少なくとも一つのキャッシュシステムに対応し、
   前記複数のネットワークスイッチのそれぞれの遊休リソースを用いて、 前記第１のサーバが提供するデータを前記予め定められたキャッシュシステムのキャッシュ用メモリにキャッシュし、
   第２のサーバの要求によって、前記要求に係るサービスを提供する前記第１のサーバに対応した前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを前記第２のサーバへ送信することにより、キャッシュサービスを提供するキャッシュ装置。
2. 前記キャッシュ装置は、
   前記ネットワークスイッチの遊休リソースを用いて前記キャッシュ用メモリに前記第１のサーバが提供するデータをキャッシュすることを特徴とする請求項１に記載のキャッシュ装置。
3. 前記キャッシュ装置は、
   カードまたはボード形態で装着されることを特徴とする請求項１に記載のキャッシュ装置。
4. 前記第１のサーバが提供するデータは、
   前記ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに分散して提供されることを特徴とする請求項１に記載のキャッシュ装置。
5. それぞれ異なるサービスを提供する複数の第１のサーバを集線する複数のネットワークスイッチと、
   前記複数のネットワークスイッチの各々に設けられ、前記ネットワークスイッチに前記第１のサーバが提供するデータをキャッシュし、第２のサーバの要求によって前記要求に係るサービスを提供する前記第１のサーバに対応したキャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを前記第２のサーバへ送信するキャッシュ装置と、
   を含み、
   前記複数のネットワークスイッチは、
   前記キャッシュ装置によってキャッシュサービスを提供し、
   前記複数の第１のサーバのそれぞれは複数のキャッシュシステムの中で予め定められた少なくとも一つのキャッシュシステムに対応し、
   前記複数のネットワークスイッチのそれぞれの遊休リソースを用いて、 前記第１のサーバが提供するデータを前記予め定められた前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュする、キャッシュシステム。
6. 前記キャッシュ装置は、
   カードまたはボード形態で装着されることを特徴とする請求項５に記載のキャッシュシステム。
7. 前記キャッシュ装置は、
   前記キャッシュ装置が設けられるネットワークスイッチの遊休リソースを用いて前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに前記第１のサーバが提供するデータをキャッシュすることを特徴とする請求項５に記載のキャッシュシステム。
8. 前記第１のサーバが提供するデータは、
   前記ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに分散して提供されることを特徴とする請求項５に記載のキャッシュシステム。
9. 前記キャッシュシステムは、
   前記ネットワークスイッチに隣接したネットワークスイッチをクラスタリングしてキャッシュクラスタとして動作するようにすることを特徴とする請求項５に記載のキャッシュシステム。
10. それぞれ異なるサービスを提供する複数の第１のサーバであって、それぞれが複数のキャッシュシステムの中で予め定められた少なくともひとつのキャッシュシステムに対応する複数の第１のサーバを集線する複数のネットワークスイッチのそれぞれが前記複数のキャッシュシステムを形成しキャッシュサービスを提供できるように制御する命令を含む、コンピュータにより読み出し可能な記録媒体であって、前記命令は、前記複数のネットワークスイッチのそれぞれの遊休リソースを用いて、 前記第１のサーバが提供するデータを前記予め定められた前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュするコードと、第２のサーバの要求によって前記要求に係るサービスを提供する前記第１のサーバに対応した前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを前記第２のサーバへ送信することにより、キャッシュサービスを提供するコードと、によって前記ネットワークスイッチがキャッシュサービスを提供できるように制御するコンピュータにより読み出し可能な記録媒体。
11. キャッシュ装置がキャッシュサービスを提供する方法において、
    それぞれ異なるサービスを提供する複数の第１のサーバであって、それぞれが複数のキャッシュシステムの中で予め定められた少なくともひとつのキャッシュシステムに対応する複数の第１のサーバが提供するデータが前記複数の第１のサーバを集線する複数のネットワークスイッチの各々に設けられるキャッシュ装置によって前記複数のネットワークスイッチのそれぞれの遊休リソースを用いて、前記予め定められた前記ネットワークスイッチのキャッシュ用メモリにキャッシュされ、
    第２のサーバの要求によって前記要求に係るサービスを提供する前記第１のサーバに対応した前記キャッシュ用メモリにキャッシュされたデータを前記第２のサーバへ送信される、
    キャッシュサービスの提供方法。
12. 前記第１のサーバが提供するデータは、
    前記ネットワークスイッチの遊休リソースによって複数のネットワークスイッチのキャッシュ用メモリに分散して提供されることを特徴とする請求項１１に記載のキャッシュサービスの提供方法。
13. 前記ネットワークスイッチに隣接したネットワークスイッチがクラスタリングされてキャッシュクラスタとして動作することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のキャッシュサービスの提供方法。