KR0152713B1 - 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법에 관한 것으로서, 프로세스 그룹의 중첩시에 이단 트리를 생성시켜서 효율적으로 멀티 캐스팅을 수행하는 방법에 있어서, 존재하는 프로세스 그룹들중 가장 많이 중첩되는 프로세스를 이단 트리의 루트(중심 프로세스)로서 설정하고 중첩횟수가 같을 경우 그룹멤버가 많은 프로세스를 선택하고 두가지 모두 같을 경우 임의로 선택하는 제1단계와, 루트 아래 그룹 식별자로서 링크를 만든 후 해당 프로세스들을 위치시키는 제2단계와, 전체 그룹중에서 링크가 생성된 그룹을 제외시키는 제3단계와, 링크가 생성되지 않은 그룹들중에서 상기 제1,2 및 3단계를 반복하는 제4단계와, 잔여 그룹에서의 프로세스가 두 개 이상의 그룹에 속하지 않을 때까지 반복하여 수행하는 제5단계와, 중첩현상이 없는 그룹별로 임의의 루트를 설정하여 개별적인 이단 트리를 만드는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법(A multicast algorithm in overlapped process group)

제1도는 본 발명의 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트에 의한 그래프 생성도.

제2도는 본 발명의 멀티캐스트 방법을 나타낸 흐름도.

본 발명은 중복된 프로세스 그룹에서의 멀티캐스트 방법에 관한 것이다.

최근 통신망이 고속화되고 대역폭이 중대됨에 따라 화상회의, CSCW(Computer Supported Cooperative Work), 분산 데이타 베이스 시스템, 고장허용 시스템(fault tolerant system)등 다양한 분산 응용들이 등장하고 있다.

이와같은 응용들은 종래와는 다른 새로운 형태의 통신기능을 요구한다.

상기 통신기능중에 일종인 멀티캐스트(multicast)가 있다.

멀티캐스트란, 동일한 정보를 하나의 송신지로부터 다수의 목적지로 한꺼번에 전달하는 통신방식으로, 유니캐스트(unicast)와 브로드캐스트(broadcast)로 구분된다.

전자의 유니캐스트란 각 목적지로의 일대일 통신을 수행하는 것으로서, 다수의 목적지로 메시지를 전송하려면 이를 복사하여 목적지에 반복적으로 전송해야 하므로 전체 네트워크의 트래픽을 가중시킨다.

브로드캐스트는 네트웨크에 연결되어 있는 모든 곳으로의 통신을 수행하는 것으로서, 현재 많은 네트워크 시스템이 물리적인 네트워크에서 브로드캐스트를 지원하고 있다. 르러나 임의의 프로세스((process)가 불필요한 메시지를 수신할 수도 있어 특수한 경우를 제외하고는 많이 사용되지 않는다. 이러한 유니캐스트와 브로드캐스트의 단점을 해결할 수 있는 것이 멀티캐스트이다.

멀티캐스트환경에서는 프로세스 그룹간에 통신이 일어나게 되는데, 프로세스 그룹이란 단일 개체로서 여길 수 있는 통신 종단, 또는 프로세스의 집합이다.

이에따른 종래기술에서는 다양한 멀티캐스트 알고리즘이 연구, 제안되었으나 임의의 프로세스가 동시에 여러 그룹에 속하는 경우, 즉 프로세스 그룹이 중첩시에 효율적으로 적용할 수 있는 방식이 매우 드물었다. 현재까지 제안되었던 알고리즘으로는 몰리나 및 스파우스터(Molina and Spauster)알고리즘과 확장된 CBCAST알고리즘등이 있다.

그러나, 이와같은 종래기술은 그룹통신의 순서화를 위하여 불필요한 프로세스를 거쳐 지연 시간이 컸고, 또한 순서화에 요구되는 오버헤드의 크기가 컸었던 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 중첩된 프로세스 그룹환경에서 그룹 통신을 효울적으로 수행하기 위한 멀티캐스트 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 특징은, 프로세스 그룹의 중첩시에 이단 트리를 생성시켜서 효율적으로 멀티캐스팅을 수행하는 방법에 있어서, 존재하는 프로세스 그룹들중 가장 많이 중첩되는 프로세스를 이단 트리의 루트(중심 프로세스)로서 설정하고 중첩횟수가 같을 경우 그룹멤버가 많은 프로세스를 선택하고 두가지 모두 같을 경우 임의로 선택하는 제1단계와, 루트 아래 그룹 식별자로서 링크를 만든 후 해당 프로세스들을 위치시키는 제2단계와, 전체 그룹중에서 링크가 생성된 그룹을 제외시키는 제3단계와, 링크가 생성되지 않은 그룹들중에서 상기 제1,2, 및 3단계를 반복하는 제4단계와, 잔여 그룹에서의 프로세스가 두 개 이상의 그룹에 속하지 않을 때까지 반복하여 수행하는 제5단계와, 중첩현상이 없는 그룹별로 임의의 루트를 설정하여 개별적인 이단 트리를 만드는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 전체 순서화는 프로세스가 메시지를 멀티캐스트 할 경우 메시지와 함께 단일 송신자 순서화, 다중 송신자 순서화 및 다중 그룹 송신화를 유지하기 위해 정의한 그룹정보(GI; Gruop Information)를 해당 그룹의 중심 프로세스에게 전송하고 만약 자신이 그룹의 중심 프로세스인 경우 직접 멀티캐스트를 수행하며, 상기 그룹정보와 함께 메시지를 받은 중심 프로세스는 시퀸서(sequencer)가 되어 멀티캐스트를 수행하는 다른 특징이 있다.

또 다른 특징은, 인과관계 순서화만을 요하는 메시지에 대해 중심 프로세스에게 보내는 것이 아니라 각자의 그룹 멤버들이 국부적인 벡터 타임 스탬프를 이용하여 멀티캐스트를 수행하는 것이다.

상기 인과관계 순서화를 위해 오버헤드를 줄이는 인과관계 순서화 메카니즘을 갖는 것이 특징이고, 상기 인과관계 순서화 메카니즘은 중첨되지 않은 프로세스의 경우 및 중첩된 프로세스의 경우에 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 멀티캐스트 방법은 몰리나 및 스파우스터 방법과 같이 다단트리를 생성하는 것이 아니고 독립된 이단트리를 생성시킨다.

여기서, 각 이단 트리의 루트들은 자신이 속한 프로세스 그룹의 중심 프로세스가 된다.

이에따른 본 발명의 멀티캐스트 방법은 다음과 같다.

존재하는 프로세스 그룹들중 가장 많이 중첩되는 프로세스를 이단 트리의 루트(중심 프로세스)로서 설정하고, 중첩횟수가 같을 경우 그룹 멤버가 많은 프로세스를 선택하고, 두가지가 모두 같을 경우 임의로 선택하는 제 1 단계와, 루트 아래 그룹 식별자로서 링크를 만든 후 해당 프로세스들을 위치시키는 제 2 단계와, 전체 그룹중에서 링크가 생성된 그룹을 제외시키는 제 3 단계와, 링크가 생성되지 않은 그룹들중에서 상기 1 내지 제 3 단계를 반복하는 제 4 단계와, 잔여 그룹에서의 프로세스가 두 개 이상의 그룹에 속하지 않을 때까지 반복하여 수행하는 제 5 단계와, 중첩현상이 없는 그룹별로 임의의 루트를 설정하여 개별적인 이단 트리를 만드는 제 6 단계로 이루어진 것이다.

이에따라 제 1 도에 도시된 본 발명의 실시예의 그룹을 적용해보면 8개의 그룹중에서 가장 많이 중첩되는 d프로세스를 이단 트리의 루트로 선택한다.

이때 그룹 1,3,4,8,(g1,g3,g4,g8)은 제외된다.

나머지 그룹에 대해서는 b 및 c 프로세스가 중첩된 그룹 수와 자신이 속한 멤버의 수가 모두 같으므로 임의로 b프로세스를 선택한다.

중첩이 일어나지 않은 경우에는 각각의 그룹에 대해 임의로 루트를 선택하므로 e 및 c 프로세스가 선택된다.

그러므로 d,b,e,c는 중심 프로세스가 된다.

결과적으로 제1도와 같은 그래프가 생성된다.

초기에 지정된 하나의 프로세스는 제1도의 그래트를 생성하여 각 그룹 멤버에게 전송하게되는데, 이때 그래프 정보를 수신한 프로세스들은 어느 프로세스가 그룹의 중심 프로세스인지를 알 수있게 된다.

본 발명에서 제안된 방법은 이와같은 그래프 정보를 이용하여 전체 순서화와 인과관계 순서화를 제공하도록 설계된 것이다.

이에따른 전체 순서화는 단일 송신자 순서화(single source ordering), 다중 송신자 순서화(multiple source ordering), 다중 그룹 순서화(multiple group ordering)라는 세가지 형태의 순서화로서 구성된다.

상기 단일 송신자 순서화란 한 송신측이 수신 그룹에게 임의의 메시지 m1과 m2를 전송하면 모든 수신 그룹은 같은 순서로서 메시지를 응용 프로세스에게 전달하는 것이다.

그리고 다중 송신자 순서화란 서로 다른 송신측이 메시지m1과 m2를 같은 수신 그룹에게 전송하면 수신 그룹의 모든 프로세스는 같은 순서화로 메시지를 응용 서비스에게 전달하는 것이다.

또한 다중 그룹 순서화란 서로 다른 그룹의 프로세스로부터 전송된 두 개의 메시지 m1과 m2가 다른 수신 그룹일 경우 중첩된 프로세스 그룹에서 같은 순서화로 메시지를 전달하는 것이다.

본 발명의 방법에서는 순서화를 유지하기 위해 그룹정보(GI; Group Imformation)라는 정보 구조를 정의하였으며, 이는 그룹 id,프로세스 id,sequencer number로 구성된다.

전체 순서화는 다음과 같은 방법으로서 중첩된 그룹 환경에서 만족된다.

먼저, 프로세스가 메시지를 멀티캐스트 할 경우 메시지와 함께 그룹정보를 해당 그룹의 중심 프로세스에게 전송한다.

만약 자신이 그룹의 중심 프로세스인 경우 직접 멀티캐스트를 수행한다.

그리고 그룹 정보와 함께 메시지를 받은 중심 프로세스는 시퀸스가 되어 멀티캐스트를 수행한다.

다음으로, 인과관계 순서화에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 인과관계 순서화만을 요하는 메시지에 대해서 중심 프로세스에게 보내는 것이 아니라 각자의 그룹 멤버들이 국부적인 벡터 타임 스탬프를 이용하여 멀티캐스트를 수행하는 방식이다.

그러나 본 발명에서 제안된 방법은 몰리나 및 스파우스터 방법과 달리 순서화를 수행하는 프로세스가 없으므로, 여러 그룹에 중첩된 프로세스에서는 인과관계 순서화가 깨질 수가 있다.

그러므로 인과관계 순서화를 우선 정의하고, 중첩된 프로세스의 인과관계 순서화를 유지할 수 있는 새로운 멀티캐스트 방식을 제시한다.

인과관계 순서화는 램포트(lamport)의 이전에 발생된(이하, happened before) 관계이며→로 나타낸다.

여기서 메시지의 송신과 수시능 프로세스의 이벤트라고 가정한다.

정의 1)만약 다음의 조건중 하나라도 성립되면 두 개의 프로세스의 이벤트 a,b의 관계는 a→b이다. 이 조건은 임의의 그룹중 한 프로세스에서 b보다 a가 먼저 발생한 경우, 어느 한 프로세스의 a는 송신 이벤트이며, b는 다른 프로세스에서의 같은 메시지의 수신 이벤트인 경우, a→c, c→b인 이벤트 c가 존재할 경우의 조건이 있다(단, 정의에서는 이벤트 a에 관해 a→a라고 가정한다. 즉, 이벤트는 자신이 happened before 관계가 될 수 없다). 또한 두 개의 이벤트 a,b가 a→b,b→a일 경우 두 이벤트는 인과관계가 없는 동시적인 메시지이며 a∥b로 나타낸다.

정의2)임의의 중첩된 프로세스가 g1으로부터 m을 수신하고 g2에게 m'를 송신할 경우 인과관계 순서화는 m→m'이다.

인과관계 순서화를 위해 확장된 형태의 CBCAST를 선택할 수도 있으나 중첩되는 그룹의 수가 많거나 특정 그룹의 수가 많을 시에는 큰 오버헤드르요하게 되므로 여기에서는 오버헤드를 줄이는 인과관계 순서화 메카니즘을 제안한다.

인과관계 순서화 메카니즘은 확장된 형태의 CBCAST와 달리 각 그룹의 멤버가 자신이 속한 그룹에 대한 벡터 타임 스탬프만 유지하며 통신하는 것이다. 여기서 벡터 타임 스탬프는 프로세스의 수에 따라 차원(Dimension)을 결정하고, 각 차원은 프로세스를 나타낸다. 또한 중첩된 프로세스에서는 인과관계 순서화를 위하여 CS(Causal State)를 유지한다. 상기 CS란 중첩된 프로세스에서 자신이 속한 그룹중 가장 최근에 전달된 메시지의 벡터 타임 스탬프이다.

중첩된 프로세스에서 메시지를 전송할 때 CS의 내용을 이용한 CI(Causal Information)를 같이 전송한다.

상기 인과관계 순서화 메카니즘은 제2도와 같이 각기 국부적인 벡터 타임 스탬프로서 멀티캐스트를 수행하고 중첩된 프로세스에서만 CS를 유지한다. 프로세스P2는 m1을 수신하여 응용 서비스로 전달하면 CS에 m1에 대한 타임 스탬프를 저장한다.

이때 응용 프로세스에 m2를 전달하면 CS는 m2에 대한 타임 스탬프로 갱신한다.

또한 m3를 전송하고자 할 경우에는 가장 최근에 저장된 CS의 내용, 즉 m2에 대한 벡터 타임 스탬프를 CI에 입력한 후 m3와 함께 전송한다.

프로세스 P3은 먼저 CI를 확인하고 전송된 메시지의 지연 여부를 결정한 후 m1,m2가 전달되면 m3에 대한 벡터 타임 스탬프를 이용하여 응용 프로세스에게 전달한다.

이에 대한 구체적인 방법은 다음과 같다.

먼저 중첩되지 않은 프로세스의 경우에, 송신측에서는 송신자 Pi에 대한 벡터 타임 스탬프를 갱신하고전송 메시지에 타임 스탬프를 피기백킹(piggybacking)하여 전송한다.

그러면 수신측에서는 프로세스Pi로부터 VT(m)와 함께 메시지 m을 받은 후 프로세스 Pi가 아닌 프로세스Pj는 다음의 조건이 만족할 때까지 메시지의 전송을 지연시킨다.

그후 프로세스 Pj는 메시지를 전달한 후에 VT(Pj)를 다음의 절차에 따라 갱신한다.

다음에 중첩된 프로세스의 경우에, 송신측에서는 보낼 그룹에 대한 벡터 타임 스탬프를 증가시킨후(즉), 자신의 causal상태를 CI에 입력한다(즉, CI←CS).

그리고나서, 메시지 m과 함께 VT,CI를 피기백킹 하여 전송한다.

이에따라 프로세스 Pj로부터 메시지와 함께 CI,VT를 받은 후, 수신된 메시지의 CI에 해당하는 메시지가 전달되었는가를 확인한 후 지연 여부를 결정한다.

만약 이전의 메시지가 모두 전달 되었으면 다음의 전송조건이 만족할 때까지 지연시킨다.

그리고 Cs에 그룹별로 최근에 전송된 메시지의 타임 스탬프를 저장한다. 메시지를 전달한 후 다음과 같이 그룹별로 벡터 타임 스탬프 값을 갱신한다.

이상과 같은 본 발명은 순서화를 위하여 불필요한 프로세스를 거치는 기존의 방법이 단점을 개선할 수 있고, 그룹통신에 전체적인 순서화 뿐만 아니라 인과관계 순서화의 기능을 부여함으로써 적은 지연을 요하는 메시지의 전달이 가능하며, 순서화에 맞는 오버헤드의 크기도 감소하는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 프로세스 그룹의 중첩시에 이단 트리를 생성시켜서 효율적으로 멀티캐스팅을 수행하는 방법에 있어서, 존재하는 프로세스 그룹들중 가장 많이 중첩되는 프로세스를 이단 트리의 루트(중심 프로세스)로서 설정하고 중첩횟수가 같을 경우 그룹멤버가 많은 프로세스를 선택하고 두가지 모두 같을 경우 임의로 선택하는 제1단계와, 루트 아래 그룹 식별자로서 링크를 만든 후 해당 프로세스들을 위치시키는 제2단계와, 전체 그룹중에서 링크가 생성된 그룹을 제외시키는 제3단계와, 링크가 생성되지 않은 그룹들중에서 상기 제1,2 및 3단계를 반복하는 제4단계와, 잔여 그룹에서의 프로세스가 두 개 이상의 그룹에 속하지 않을 때까지 반복하여 수행하는 제5단계와, 중첩현상이 없는 그룹별로 임의의 루트를 설정하여 개별적인 이단트리를 만드는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법.
2. 제1항에 있어서, 전체 순서화는 프로세스가 메시지를 멀티캐스트 할 경우 메시지와 함께 단일 송신자 순서화, 다중 송신자 순서화 및 다중 그룹 송신화를 유지하기 위해 정의한 그룹정보(GI; Group Information)를 해당 그룹의 중심 프로세스에게 전송하고 만약 자신이 그룹의 중심 프로세스인 경우 직접 멀티캐스트를 수행하며, 상기 그룹정보와 함께 메시지를 받은 중심 프로세스는 시퀀서(sequencer)가 되어 멀티캐스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법.
3. 제1항에 있어서, 인과관계 순서화는 인과관계 순서화만을 요하는 메시지에 대해 중심 프로세스에게 보내는 것이 아니라 각자의 그룹 멤버들이 국부적인 벡터 타임 스탬프를 이용하여 멀티캐스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법.
4. 제3항에 있어서, 인과관계 순서화 메카니즘은 위해 오버헤드를 줄이는 것을 특징으로 하는 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 인과관계 순서화 메카니즘은 중첩되지 않은 프로세스의 경우 및 중첩된 프로세스의 경우에 사용하는 것을 특징으로 하는 중복된 프로세스 그룹 환경에서의 멀티캐스트 방법.