KR100347456B1 - 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대규모 가상 환경에서 소유자 예측에 필요한 대역폭과 계산 복잡도를 줄일 수 있도록 한 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 각 객체를 중심으로 임의의 엔티티 영역을 분할하고, 이 분할된 엔티티 영역에 객체 다중 전송 그룹 멤버로써 등록된 사용자들 사이에서만 객체 소유 및 예측을 위한 메시지 다중 전송을 수행하도록 하기 때문에, 대규모 가상 환경에서 소유자 예측에 필요로 하는 메시지 전달에 사용되는 전송 대역폭을 대폭적으로 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 각 사용자들에 대한 거리 정보, 속도 정보 및 방향 정보의 함수만을 이용하여 간단하게 다음 소유자를 예측할 수 있기 때문에 다음 소유자 예측에 필요한 계산 오버헤드를 대폭 절감할 수 있는 것이다.

Description

분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법{SCALABLE PREDICTION BASED CONCURRENCY CONTROL METHOD FOR DISTRIBUTED VIRTUAL ENVIRONMENTS}

본 발명은 분산된 가상 환경에서 분산된 사용자들이 임의의 가상 공간을 공유하면서 그 공간 내에서 다른 참여자들(또는 사용자들) 또는 가상 환경내의 객체들과 상호 작용을 하는 데 적합한 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법에 관한 것이다.

최근들어, 상용화 및 서비스의 확장이 급격하게 진행되고 있는 가상 현실은 다수의 사용자들이 공유하는 3 차원 스테레오 이미지의 가상 환경 상에서 각종 입력 장비, 예를들면 데이터 글러브, 데이터 슈트(Data suit), 헤드 마운티드 디스플레이(HMD), 스페이스 볼(Space ball) 등과 같은 입력 수단의 조작을 통해 가상 환경상의 가상 공간을 마치 실제 세계처럼 느낄 수 있도록 하는 것을 말한다.

예를 들어, 가상 공간이 가상 쇼핑몰 환경이라 할 때, 가상 쇼핑몰에 접속 가능한 자신의 장비(퍼스널 컴퓨터, 입력 장비 등)를 소유한 다수의 각 사용자들은 가상 공간상에서 자신이 원하는 각종 동작, 예를 들면 어떤 물체를 잡거나 집는 동작 등을 실현할 수 있는 데, 이때 가상 환경 시스템들은 각 참여자들에게 자연스러운 상호 작용을 제공하기 위하여 네트웍상의 데이터를 로컬 시스템에 복제(다운로드)한다.

특히, 참여자(사용자)들이 인터넷 등과 같은 대규모 네트웍 환경에 분산되어 있을 경우 통신 지연으로 인해 데이터에 접근하는 시간이 많이 걸리기 때문에 로컬 시스템으로의 객체 데이터 복제가 더욱 필요하다. 따라서, 각 사용자들은 로컬에서 복제된 객체 데이터에 접근하고 수정하여 바로 로컬 화면으로 그릴 수 있으며, 또한 다른 참여자들이 수정한 사용자와 동일한 상태를 가질 수 있도록 하기 위해 다중 전송 방법을 이용하여 동일 가상 공간상의 모든 사용자들에게 수정된 객체 데이터를 전송한다.

따라서, 상술한 바와 같은 로컬 시스템으로의 객체 데이터 복제는 각 사용자들에게 빠른 반응 시간을 제공한다. 그러나, 다수의 사용자들이 자신의 로컬에서 임의로 데이터를 수정한 후 다른 참여자들에게 전송하므로, 다른 사람의 수정 메시지를 받기 전에 동일 객체 데이터를 수정, 즉 여러 사람의 사용자가 동시에 객체 데이터를 수정하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 참여자는 자신이 수정한 데이터 내용을 먼저 화면에 그린 다음 나중에 받은 다른 참여자의 수정한 데이터 내용을 화면에 그리게 되므로, 각 참여자들은 서로 다른 순서로 객체 데이터를 그리게 된다.

이것은 참여자들간에 가상 환경에 대한 인식의 일관성을 잃게 하는 큰 요인, 즉 각 참여자들이 공유된 가상 환경을 각기 다른 모습으로 보게 되는 결과를 초래하게 된다. 더욱이, 통신 지연이 커질수록 일관성을 잃어버릴 확률 또한 상대적으로 커지게 된다. 따라서, 바람직한 가상 환경의 실현을 위해서는 동일 객체를 다수의 참여자가 동시에 수정하지 못하도록 하는 동시성 제어가 필연적이라 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 가상 환경에서 필요로 하는 동시성 제어를 위한 종래 방법으로는 크게 페시미스틱(pessimistic) 방법과 옵티미스틱(optimistic) 방법이 있으며, 또한 DB, CSCW(computer supported cooperative work), 가상 환경 시스템에서 일부 소개된 예측(prediction) 방법이 있다.

먼저, 페시미스틱 방법은 사용자가 객체를 수정하기 전에 록(Lock)을 요청한다음, 록을 받을 때까지 대기하다가 록 요청에 대한 응답이 올 때 자신이 원하는 객체에 대한 조작을 수행하는 방식이다. 이 방법은 구현과 사용이 매우 간단하고, 충돌이 일어날 가능성이 없기 때문에 참여자들 간에 완벽한 일관성을 지원한다.

그러나, 상기한 바와같이, 록 요청 방법을 사용하는 종래의 페시미스틱 방법은 사용자가 데이터를 수정하기 위해 자신이 요청한 락에 대한 응답을 받을 때까지 기다려야만 하기 때문에 상호 작용을 위한 반응 시간(록 요청에 따른 승인 대기 시간)이 느려 현실감 있는 사용자 상호 작용에는 부적합하다는 문제가 있다. 특히, 인터넷과 같은 WAN 환경에서는 반응 시간이 더욱 늦어지게 되는 문제가 있다.

또한, 종래의 옵티미스틱 방법은 사용자가 자신이 요청한 록에 대한 응답을 기다리지 않고, 록 요청 후에 즉시 객체 데이터의 수정을 허락하는 방식이다. 이러한 옵티미스틱 방법에서는 데이터를 수정중 또는 수정후에 록 허가 메시지를 받으면 작업을 계속 진행하고, 다른 사용자와 충돌이 일어나서 록 부인 메시지를 받으면 데이터 수정전의 상태로 복귀하는 방식을 취한다.

그러나, 상기한 바와 같이 록 요청에 따른 허가 여부에 관계없이 바로 데이터 수정을 하는 옵티미스틱 방법은, 페시미스틱 방법에서의 지연 시간 문제(즉, 록 요청후 승인을 대기하는 시간 문제)는 해결할 수 있으나, 수정 중 또는 수정 후에 충돌 발생으로 인해 록 부인 메시지가 오는 경우 시스템을 원래 상태로 복구해야 하기 때문에 시스템을 복잡하게 할뿐만 아니라 사용자 인터페이스도 이전 상태로 돌아가야 하기 때문에 사용자에게 혼란을 야기 시킨다는 또 다른 문제를 갖는다.

한편, 종래의 예측 방법은 사용자를 예측하여 그 사용자가 데이터를 수정하기 전에 미리 록을 주는 방식이다. 이 방식은 사용자가 록을 승인 받은 후에 데이터를 수정하기 때문에 상술한 페시미스틱 방법에서와 같이 완벽한 일관성을 제공할 수 있고, 또한 사용자가 데이터를 수정하기 전에 록을 받기 때문에 록 응답에 필요한 지연 시간 없이 데이터를 바로 수정할 수 있어 상술한 옵티미스틱 방법에서와 같이 반응 시간이 빠르다는 장점을 갖는다. 이러한 예측 방법의 핵심은 누구에게 록을 줘야 할 것인가를 정확하게 예측하는 것이다. 이것은 예측이 틀릴 경우 예측 방식을 사용하지 않는 것보다 못한 결과(반응 시간의 지연)를 초래할 수 있기 때문이다.

따라서, 종래의 예측 방식에서는 상호작용을 하고자하는 참여자들이 영역에 할당된 다중 전송 어드레스를 이용하여 록 소유자(즉, 현재 소유권을 가지고 객체 데이터를 수정하는 소유자)에게 미리 록을 요청하고, 록 소유자가 이 요청들을 기반으로 하여 다음 소유자를 예측하여 예측된 소유자에게 록을 전송하고 있다. 그러나, 가상 공간 내에 참여하는 사용자의 수와 객체의 수가 증가함에 따라 록 소유자가 받아서 조사해야 할 요청의 숫자가 크게 증가함으로써, 결국 소유자 후보의 록 요청 처리 시간이 크게 증가된다는 문제가 있다. 또한, 이러한 문제를 해결하기 위하여 소유자 후보가 록 요청을 미리 보내면, 현 소유자 측에서 잘못된 예측을 초래할 가능성이 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대규모 가상 환경에서 객체의 다음 소유자 예측에 필요한 대역폭과 계산 복잡도, 계산 시간을 줄임으로써 많은 사용자가 참여하더라도 객체의 다음 소유자를 신속하고 정확하게 예측할 수 있는 확장성 있는 예측 기반 동시성 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 형태에 따른 본 발명은, 분산된 가상 환경에서 네트웍을 통해 접속되는 분산된 다수의 각 사용자들과 임의의 가상 공간내 객체들과의 상호 작용을 지원하는 분산 가상 환경 시스템에서 예측 기반으로 동시성을 제어하는 방법에 있어서, 상기 가상 공간을 그 내부에 존재하는 각 객체들을 중심으로 하는 다수의 엔티티 영역으로 분할하고, 상기 각 객체에 대해 다중 전송 어드레스를 할당하는 과정; 상기 분할된 각 엔티티 영역에 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 사용자 중 어느 하나가 객체에 대한 소유권을 가지고 상호 작용을 수행중일 때, 해당 그룹 멤버로 등록된 각 사용자의 움직임에 따라 각각 발생하여 상기 다중 전송 어드레스를 통해 제공되는 각 사용자의 위치 변경 정보로부터 현재 거리, 방향의 값을 각각 얻어 소유자 후보 큐에 각각 갱신 저장하는 과정; 및 상기 소유권을 가진 소유자와 상기 객체와의 상호 작용이 종료될 때마다, 상기 소유자가 자신의 소유자 후보 큐에 저장된 정보에 의거하여 다음 소유자를 결정하고, 상기 다중 전송 어드레스를 통해 상기 결정된 다음 소유자에게 상기 객체의 소유권을 전송하는 과정으로 이루어진 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 분산된 가상 환경에서 네트웍을 통해 접속되는 분산된 다수의 각 사용자들과 임의의 가상 공간 내 객체들과의 상호 작용을 지원하는 분산 가상 환경 시스템에서 예측 기반으로 동시성을 제어하는 방법에 있어서, 상기 가상 공간을 그 내부에 존재하는 각 객체들을 중심으로 하는 다수의 엔티티 영역으로 분할하고, 상기 각 객체에 대해 다중 전송 어드레스를 할당하는 제 1 과정; 상기 분할된 임의의 엔티티 영역에 첫 번째 사용자가 도착할 때, 상기 첫 번째 사용자를 소유자로 결정하여 각 엔티티 영역별로 할당되는 다중 전송 어드레스를 이용해 상기 소유자에게 해당 객체의 소유권을 다중 전송하는 제 2 과정; 상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 임의의 엔티티 영역에 들어오는 임의의 사용자들로부터 참여 메시지가 다중 전송되어 수신될 때마다 상기 임의의 사용자들을 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록하는 제 3 과정; 상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 각 사용자로부터 위치 변경 정보가 다중 전송될 때, 소유자 후보 큐에 저장되어 있는 상기 각 사용자들의 현재 거리, 방향을 갱신 저장하는 제 4 과정; 상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 임의의 사용자로부터 떠남 메시지가 다중 전송될 때 해당 사용자의 그룹 멤버 등록을 해제하는 제 5 과정; 상기 소유자와 객체와의 상호 작용이 종료될 때, 상기 소유자가 자신의 소유자 후보 큐에 저장된 정보에 의거하여 소유자 후보중의 하나를 다음 소유자로 결정하고, 상기 다중 전송 어드레스를 통해 상기 결정된 다음 소유자에게 상기 객체의 소유권을 전송하는 제 6 과정; 및 새로운 다음 소유자가 결정될 때마다 상기 제 3 과정 내지 제 6 과정을 반복 수행하는 제 7 과정으로 이루어진 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따라 분산 가상 환경에서 예측 기반 동시성 제어를 수행하는 데 적합한 분산 가상 환경 시스템의 개략적인 블록구성도,

도 2는 본 발명에 바람직한 실시 예에 따라 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어를 실행하는 과정을 도시한 플로우챠트,

도 3은 본 발명에 따라 분산 가상 환경에서 애플리케이션이 기 설정해 둔 엔티티 영역에서 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 소유가 후보에게 소유권을 부여하는 경우의 일예들을 도시한 예시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 네트웍 104 : 영역 관리자 블록

106/1 - 106/n 및 108/1 - 108/n : 퍼스널 컴퓨터(사용자)

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 분산 가상 환경에서 예측 기반 동시성 제어를 수행하는 데 적합한 분산 가상 환경 시스템의 개략적인 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 분산 가상 환경 시스템은 네트웍(102)에 상호 유기적으로 접속되는 영역 관리자 블록(104)과 가상 현실 시스템으로써 표현할 수 있는 다수의 사용자(예를들면, 퍼스널 컴퓨터(PC))(106/1 - 106/n 및 108/1 - 108/n)를 포함한다.

여기에서, 영역 관리자 블록(104)은, 임의의 사용자로부터 임의의 객체의 엔티티 영역(Entity Radius)에 도착했음을 알리는 첫 번째 충돌 감지 메시지를 받을 때, 동적으로 다중 전송 어드레스를 할당하고, 첫 번째 충돌 감지 메시지를 보낸 사용자에게 소유권을 넘긴다. 영역 관리자 블록(104)은 할당된 다중 전송 어드레스를 가상 공간 내에 있는 모든 사용자들에게 알린다. 또한, 현재 소유자는 임의의 사용자로부터 참여(join) 메시지가 전달될 때 해당 사용자를 소유자 후보 객체 다중 전송 그룹 멤버로써 소유자 후보 큐에 등록하고, 등록된 소유자 후보로부터 떠남(leave) 메시지가 전달될 때 소유자 후보 큐에 등록된 해당 소유자 후보의 등록을 삭제한다.

더욱이, 현재 소유자가 작업을 종료하고 엔티티 영역을 떠나고자 할 때 엔티티 영역에 소유자 후보가 없는 경우(즉, 자신의 소유자 후보 큐에 등록된(또는 저장된) 소유자 후보가 없는 경우) 현재 소유자는 해당 객체의 소유권(ownership)을 영역 관리자 블록(104)으로 전달하게 되는 데, 이 경우 영역 관리자 블록(104)에서는 다중 전송 어드레스를 재사용할 수 있도록 할당된 다중 전송 어드레스의 사용을 해제한다.

여기에서, 엔티티 영역이라 함은 각 객체 주변의 임의의 영역을 의미하는 데, 이러한 엔티티 영역은 시스템의 성능 등을 고려하여 시스템에서 자체 설정될 수 있다.

한편, 사용자들(106/1 - 106/n 및 108/1 - 108/n) 각각은 자연스러운 상호 작용을 제공받기 위해 네트웍상의 데이터를 로컬에 복제하고, 본 발명에 따라 임의의 사용자(또는 이전 소유자) 또는 영역 관리자 블록(104)으로부터 소유권을 받을 때 해당 객체의 데이터를 수정하는 등의 조작을 수행한다.

또한, 각 사용자들은 객체 데이터의 사용권을 자신이 소유한 상태에서 데이터 수정을 실행할 때, 할당된 다중 전송 어드레스를 통해 임의의 사용자로부터 참여 메시지가 전달되면 해당 사용자를 소유자 후보 큐에 등록하고, 후보 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 임의의 소유자 후보로부터 떠남 메시지가 전달되면 소유자 후보 큐에 등록된 해당 소유자 후보의 등록을 해제한다.

즉, 임의의 사용자가 특정 객체의 엔티티 영역에 들어가고자 하는 경우, 해당 사용자는 다중 전송 어드레스를 통해 해당 엔티티 영역에 등록되어 있는 소유자, 각 소유자 후보들 및 영역 관리자 블록(104)으로 참여 메시지를 전달한다. 따라서, 현재 소유자, 다수의 각 소유자 후보들 및 영역 관리자 블록(104) 각각에서는 해당 사용자(즉, 객체 다중 전송 그룹 멤버로서의 참여를 요청한 사용자)를 소유자 후보 객체 다중 전송 그룹 멤버로써 각각의 소유자 후보 큐에 각각 등록한다.

또한, 임의의 후보 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 소유자 후보들은 자신이 현재 등록된 후보 객체 다중 전송 그룹 멤버로부터 탈퇴(즉, 해당 엔티티 영역을 벗어나고자 하는 경우)하고자 하는 경우 떠남 메시지를 전달한다.

현재 소유자는 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 각 소유자 후보들의 거리(Distance) 정보, 속도(Speed) 정보, 방향(Direction) 정보들을 계산하여 소유자 후보 큐에 저장하게 된다.

여기에서, 거리 정보는 사용자(즉, 등록된 소유자 후보)의 아바타(avatar)와 객체와의 거리를 나타내는 것으로, 이것은 사용자가 움직일 때마다 그 값이 계속해서 수정된다. 또한, 속도 정보는 가상 공간에서의 사용자 아바타의 항해 속도를 의미하는 것으로, 이러한 사용자 속도는 애플리케이션이 사용자로 하여금 설정하도록 할 수 있으며 언제든지 바꿀 수 있다.

또한, 방향 정보는 객체를 향해 움직이는 사용자 아바타의 방향을 의미하는 것으로, 이것은 Distance2 - Distance1 으로 계산될 수 있는 데, Distance2는 Time2에서의 거리를, Distance1은 Time1에서의 거리를 나타내며, Time2는 Time1 보다 크다. 따라서, 방향은 마이너스, 제로, 플러스의 3가지 종류를 갖는 데, 사용자 아바타가 객체에 가까이 가고 있을 때는 플러스 값을 갖고, 객체로부터 멀어지고 있을 때는 마이너스 값을 갖으며, 멈춰 있을 때는 제로 값을 갖는다. 그러므로, 최근의 거리값을 사용하여 현재 방향을 구할 수 있으며, 이러한 방향은 사용자 아바타가 움직일 때마다 선택적으로 변환된다.

현재 소유자는, 자신이 작업을 마치고 소유자 후보를 결정할 때, 각 아바타의 현재 거리를 현재 속도로 나눔으로써 객체와의 충돌 예상 시간 정보를 얻으며,각 사용자의 현재 속도 정보와 거리 정보를 이용하여 현재 소유자와 소유자 후보와의 통신 지연 시간을 얻는다. 여기에서, 얻어지는 충돌 예상 시간 정보 및 통신 지연 시간 정보는 해당 객체에 대한 소유권을 전달하기 위한 소유자 후보를 결정하는 데 이용된다.

다음은 상술한 바와 같은 구성을 갖는 분산 가상 환경 시스템 상에서 본 발명에 따라 예측 기반 동시성 제어를 수행하는 과정에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 바람직한 실시 예에 따라 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어를 실행하는 과정을 도시한 순서도이다.

먼저, 분산 가상 환경 시스템이 소유권 전송 대기 모드를 수행, 즉 일 예로서 도 3a에 도시된 바와같이, 임의의 객체(OB)에 대해 주어진 크기의 엔티티 영역(ER)이 설정된 대기 모드 상태일 때(단계 202), 도 1의 영역 관리자 블록(104)에서는 엔티티 영역(ER)에 사용자가 들어오는 지의 여부를 체크하는 데(단계 204), 여기에서의 체크 결과 임의의 사용자 A가 엔티티 영역(ER)에 도착하면, 다중 전송 어드레스를 할당하여 도착 사용자 A에게 소유권(ownership)을 전달한다. 따라서, 사용자 A는 자신의 로컬 시스템에 복제한 객체 데이터를 수정하는 등과 같은 상호 작용을 수행할 수 있게 된다(단계 206).

다음에, 사용자 A(즉, 현재 소유자)가 객체 소유권을 보유한 상태에서 데이터 수정 등의 상호 작용을 수행중일 때, 임의의 다른 사용자로부터 참여 메시지가 다중 전송되어 전달되는 지(단계 208), 참여 메시지의 다중 전송 후에 객체 다중 전송 그룹멤버로 등록된 임의의 소유자 후보로부터 위치 변경 정보가 다중 전송되어 전달 되는지(단계212) 혹은 그룹 멤버에 등록된 임의의 소유자 후보로부터 떠남 메시지가 다중 전송되어 전달되는 지(단계 216)의 여부를 체크한다. 이때, 각 단계(208, 212, 216)에서의 체크는 반드시 그 순서가 정해지는 것은 아니며, 단지 편의상 순서를 정한 것 뿐이다. 즉, 그 순서에 관계없이 전달되는 정보 또는 메시지에 따라 현재 소유자인 사용자 A는 자신의 소유자 후보 큐를 관리(즉, 소유자 후보 정보 저장)한다.

상기 단계(208)에서의 체크 결과, 임의의 사용자로부터 참여 메시지가 다중 전송되어 전달되면 현재 소유자인 사용자 A는 해당 임의의 사용자를 자신의 소유자 후보 큐에 객체 다중 전송 그룹 멤버로써 등록하고(단계 210), 처리는 상술한 단계(206)로 진행하며, 이후에 등록된 사용자가 움직일 때마다 전달되는 위치 변경 정보로부터 소유자 후보 큐를 갱신한다.

일 예로써, 도 3b에 도시된 바와 같이, 사용자 A가 소유권을 갖고 있는 상태에서 사용자 B, D, C, E 로부터 순차적으로 참여 메시지가 다중 전송되어 전달된다고 가정하면, 사용자 B, D, C, E 각각은 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록되어 소유자 후보 큐에 각각 저장된다.

또한, 단계(214)에 도시된 바와 같이 소유자는, 일관성을 유지하기 위해 소유자 후보들(B, C, D, E)이 움직일 때마다 모든 사용자들에게 다중 전송된 위치 변경 정보로부터 현재 거리, 방향 등의 정보를 얻어 소유자 후보 큐의 데이터를 갱신한다.

다음에, 상기한 단계(216)에서의 체크 결과, 동일 객체의 엔티티 영역에 대한 객체 다중 전송 그룹 멤버로써 등록된 임의의 소유자 후보 중 어느 하나로부터 떠남 메시지가 다중 전송되어 현재 소유자 및 다른 잔여 소유자 후보들에게 전달되면, 현재 소유자는 소유자 후보 큐에 저장된 해당 소유자 후보(즉, 떠남 메시지를 다중 전송한 소유자 후보)의 등록 정보를 삭제하여 객체 다중 전송 그룹 멤버로써의 등록을 각각 해제하며(단계 218), 이후의 처리는 전술한 단계(206)로 진행된다.

한편, 현재 소유자(예를 들면, 사용자 A)가 자신이 소유권을 갖고 있는 객체에 대한 조작을 완료하면(단계 220), 다음 소유자를 예측하는 데, 이러한 예측은 소유자 후보 큐에 저장된 소유자 후보 정보에 의거하여 이루어진다.

보다 상세하게, 현재 소유자는 위치 변경 정보에 의거하여 다중 전송 그룹 멤버들의 거리를 구하고, 두 개의 최근 거리 정보로부터 방향 정보를 구하며, 현재 거리 정보와 속도 정보에 의거하여 충돌 예상 시간 및 통신 지연 시간을 구함으로써, 자신이 보유하고 있는 소유권을 전달할 다음 소유자를 결정한다(단계 222). 즉, 현재 소유자는 방향이 플러스인 소유자 후보들 중 충돌 예상 시간이 가장 빠른 소유자 후보를 다음 소유자로 결정하여 소유권을 전송한다(단계 224).

일 예로써, 도 3b에 도시된 바와 같이, 현재 소유자가 A이고, 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 소유자 후보가 B, C, D, E 라고 가정할 때, 소유자 후보 B는 방향이 마이너스(즉, 객체로부터 멀어지는 방향)이고, 나머지 소유자 후보 C, D, E는 방향이 플러스(즉, 객체로 접근하는 방향)이다. 따라서, 소유자 후보 C, D, E 중 어느 하나가 다음 소유자로 결정되는 데, 각 소유자 후보의 현재 거리 및 현재 속도를 고려할 때 소유자 후보 D가 객체로의 충동 예상 시간이 가장 빠르다고 가정하면, 현재 소유자 A는 소유자 후보 D를 다음 소유자로 결정하여 해당 소유자 후보에게 소유권을 전송한다.

한편, 현재 소유자는 다중 전송 그롭 멤버에 등록된 다수의 소유자 후보중 어느 하나가 다음 소유자로 결정되면 해당 소유자 후보에게 바로 소유권을 전송하는 것이 아니라 소유권이 결정된 소유자 후보에게 도착할 시간을 계산하여 그 시간에 소유권을 해당 소유자 후보에게 전송한다. 즉, 소유권 전송 지연 시간과 소유권 도착 시간을 합한 값을 충돌 예상 시간에서 감산한 시간을 소유권 전송 시간으로 계산하여 해당 시간에 소유권을 전송한다.

다른 한편, 상술한 바와 같은 과정을 통해 다중 전송 그롭 멤버에 등록된 다수의 소유자 후보 중 결정된 소유자 후보에게 소유권을 전송할 때, 소유자 후보를 잘못 예측하는 경우 소유권이 소유자 후보들 사이에 중복적으로 전달되는 경우가 발생할 수 있다. 이것은 실제 소유권을 받아야 할 소유자 후보가 소유권을 늦게 받게 된다는 것을 의미(즉, 상호 작용 지연의 의미)한다.

즉, 가상 쇼핑몰과 같은 애플리케이션에서는 객체를 구경만 하고 지나가는 사용자가 흔히 발생할 수 있는 데, 이와 같이 객체를 구경만 하고 지나가는 사용자의 경우 해당 객체에 대한 소유권을 전달받을 필요가 없는 데도 불구하고, 객체로부터의 거리가 가깝거나 그 접근 속도가 빠를 경우 현재 소유자에 의해 다음 소유자로 결정되는 경우가 발생할 수 있다.

일 예로써, 도 3c에 도시된 바와 같이, 현재 소유자가 A이고, 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 소유자 후보가 B, C, D, E 라고 가정하고, 소유자 후보 B가 b'지점에 위치할 때 현재 소유자가 다음 소유자를 결정했다고 가정하며, 각 소유자 후보의 거리, 속도, 방향 등을 고려할 때 소유자 후보 B의 충돌 예상 시간이 가장 빠른 경우라 가정할 때, 현재 소유자 A는 소유자 후보 B를 다음 소유자로 결정하여 계산된 시간에 소유권을 전송하게 될 것이다.

그러나, 다음 소유자로 선택된 소유자 후보 B가 객체를 소유하지 않고 그저 지나가는 사용자(즉, 객체와 상호 작용할 의사가 없는 사용자)라고 가정할 때, 소유자 A로부터 전송된 소유권이 자신에게 전달되기 전에 방향을 마이너스(객체로부터 멀어지는 방향)로 바꾸거나 소유권을 전달받은 소유자 후보 B가 객체에 도착하기 전에 방향을 바꿀 수 있는 데, 이와 같은 경우 소유자 후보 B는 소유권을 받을 필요가 없는 사용자가 된다. 결과적으로, 이전 소유자 A가 소유권을 전달한 다음 소유자 후보를 잘못 예측한 상황이 된다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명에 따른 예측 기반 동시성 제어 방법에서는 소유자의 예측이 잘못된 경우에 보다 신속하게 대응(잘못된 예측의 복구)할 수 있도록 소유자 후보 잘못 예측에 대응하는 과정을 포함한다.

따라서, 단계(226)에서는 다음 소유자가 잘못 예측되었는지의 여부를 체크하는 데, 여기에서의 체크 결과 잘못 예측된 것으로 판단, 즉 소유자 A로부터 전송된 소유권이 자신에게 전달되기 전에 결정된 소유가 후보 B가 방향을 마이너스로 바꾸거나 소유권을 전달받고 객체에 도착하기 전에 방향을 바꾸는 경우, 처리는 전술한 단계(222)로 되돌아가 그 이후의 과정을 수행하게 된다.

즉, 단계(222)에서는 잘못 예측된 소유자 후보 B가 다시 이전 소유자 A에서와 동일한 방법으로 다수의 소유자 후보들의 각 위치 변경 정보들을 이용하여 다음 소유자를 결정하며, 이러한 과정을 통해 새로운 다음 소유자가 결정될 때, 예를 들어 소유자 후보 E가 다음 소유자로 결정되면, 잘못 결정된 소유자 후보 B는 자신이 보유한 소유권을 다음 소유자로 결정된 소유자 후보 E에게 재전달한다.

그 결과, 다음 소유자로 결정된 소유자 후보 E가 진정한 소유자라고 가정할 때, 소유자 후보 E는 자신이 소유자가 되어 이전 소유자 A와 같이 객체 조작 등과 같은 상호 작용을 수행하게 될 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 예측 기반 동시성 제어 방법에서는 상술한 바와 같은 과정들을 통해 다음 소유자를 잘못 예측한 경우에 다음 소유자로 잘못 결정된 소유자 후보가 진정한 소유자 후보를 다음 소유자로 재결정하여 소유권을 재전송하도록 함으로써, 잘못된 소유자 예측을 신속하게 복구할 수 있다.

한편, 본 발명의 예측 기반 동시성 제어 방법에서는 다음 소유자의 잘못 예측을 복구하는 방법으로써, 상기와는 달리, 충돌 감지 메시지에 의거하여 수행하도록 설정할 수도 있다. 즉, 다음 소유자로 결정된 소유자 후보가 객체에 도착하기 전에 임의의 다른 소유자 후보로부터 충돌 감지 메시지를 받는 경우 그 즉시 해당 소유자 후보에게 소유권을 재전달 함으로써, 잘못 예측을 복구하도록 설정할 수 있다. 이 경우에도 상술한 바와 같이 잘못 예측된 소유자 후보가 잘못 예측을 복구하는 방법에서와 같이 잘못된 소유자 예측을 신속하게 복구할 수 있다.

상술한 바와 같은 기재로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 예측기반 동시성 제어 방법은, 전술한 종래 방법들과 비교해 볼 때, 확장성과 효율성 측면에서 다음과 같은 우수한 장점을 갖는다.

첫째, 본 발명은, 현재 소유자가 임의의 가상 공간내의 모든 사용자(즉, 소유자 후보)로부터 명시적인 소유권 요청 메시지를 받는 종래 방법과는 달리, 객체 다중 전송 그룹 멤버에 속해 있는 등록된 소유자 후보로부터만 암시적인 소유권 요청(즉, 참여 메시지, 떠남 메시지 등)을 받아 그 처리 및 다음 소유자를 예측하기 때문에 현재 소유자가 요청을 처리하는 시간과 다음 소유자를 결정하는 시간을 대폭 절감할 수 있다.

둘째, 본 발명은, 특정 사용자가 보낸 메시지가 임의의 가상 공간에 속해 있는 모든 사용자들에게 다중 전송되는 종래 방법과는 달리, 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 임의의 사용자(소유자 후보)가 보낸 메시지가 객체 다중 전송 그룹에 등록된 사용자들에게만 다중 전송되기 때문에 메시지 전달에 사용되는 대역폭을 대폭적으로 절감할 수 있다.

셋째, 본 발명은, 수많은 함수들을 필요로 하는 다항식 연산을 통해 다음 소유자를 예측하는 종래 예측 방법과는 달리, 등록된 각 소유자 후보에 대한 거리 정보, 속도 정보 및 방향 정보의 함수만을 이용하여 간단하게 다음 소유자를 예측할 수 있기 때문에 다음 소유자 예측에 필요한 계산 오버헤드를 대폭 줄일 수 있다.

넷째, 본 발명은 소유권 전송 지연 시간, 소유권 도착 시간 및 충돌 예상 시간을 이용하여 계산되는 소유권 전송 시간에 다음 소유자로 결정된 사용자에게 소유권을 전달하기 때문에 예측 실패를 최소화할 수 있다.

다섯째, 본 발명은 객체를 구경하고 지나가는 사용자 등으로 인해 예측 실패가 발생하는 경우 소유권을 받은 후보 사용자가 즉시 다음 소유자를 예측하여 소유권을 재전달하도록 하기 때문에 예측 실패에 대한 복구를 신속하게 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 각 객체를 중심으로 임의의 엔티티 영역을 분할하고, 이 분할된 엔티티 영역에 들어와 있는 사용자들(객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 사용자들) 사이에서만 객체 소유 및 예측을 위한 메시지 다중 전송을 수행하도록 하기 때문에, 대규모 가상 환경에서 소유자 예측에 필요로 하는 메시지 전달에 사용되는 전송 대역폭을 대폭적으로 절감할 수 있으며, 또한 객체 다중 전송 그룹 멤버에 등록된 각 사용자들에 대한 거리 정보, 속도 정보 및 방향 정보의 함수만을 이용하여 간단하게 다음 소유자를 예측할 수 있기 때문에 다음 소유자 예측에 필요한 계산 오버헤드를 대폭 절감, 즉 다음 소유자 예측의 계산 복잡도를 대폭 절감할 수 있다.

Claims (13)

1. 분산된 가상 환경에서 네트웍을 통해 접속되는 분산된 다수의 각 사용자들과 임의의 가상 공간내 객체들과의 상호 작용을 지원하는 분산 가상 환경 시스템에서 예측 기반으로 동시성을 제어하는 방법에 있어서,

   상기 가상 공간을 그 내부에 존재하는 각 객체들을 중심으로 하는 다수의 엔티티 영역으로 분할하고, 상기 각 객체에 대해 다중 전송 어드레스를 할당하는 과정;

   상기 분할된 각 엔티티 영역에 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 사용자 중 어느 하나가 객체에 대한 소유권을 가지고 상호 작용을 수행중일 때, 해당 그룹 멤버로 등록된 각 사용자의 움직임에 따라 각각 발생하여 상기 다중 전송 어드레스를 통해 제공되는 각 사용자의 위치 변경 정보로부터 현재 거리, 방향의 값을 각각 얻어 소유자 후보 큐에 각각 갱신 저장하는 과정; 및

   상기 소유권을 가진 소유자와 상기 객체와의 상호 작용이 종료될 때마다, 상기 소유자가 자신의 소유자 후보 큐에 저장된 정보에 의거하여 다음 소유자를 결정하고, 상기 다중 전송 어드레스를 통해 상기 결정된 다음 소유자에게 상기 객체의 소유권을 전송하는 과정으로 이루어진 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 자신이 상기 객체에 대한 상호 작용을 필요로 하지 않는 잘못 예측된 사용자인지의 여부를 체크하고, 체크 결과 자신이 잘못 예측된 사용자일 때 상기 다음 소유자 결정 과정을 반복하여 새로운 다음 소유자를 결정하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 자신에게 상기 소유권이 전달되기 전에 자신의 진행 방향을 상기 객체로부터 멀어지는 방향으로 바꾸거나 상기 소유권을 전달받은 후 상기 객체에 도착하기 전에 자신이 상기 객체로부터 멀어지는 방향으로 진행 방향을 바꿀 때 자신을 상기 잘못 예측된 사용자로 판단하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 상기 소유권을 전달받은 후 상기 객체에 도착하기 전에 등록된 임의의 다른 사용자로부터 충돌 감지 메시지가 전달되는 지의 여부를 체크하고, 자신이 상기 객체에 도착하기 전에 상기 충돌 감지 메시지가 수신되면 자신을 잘못 예측된 사용자로 판단하며, 자신에게 충돌 감지 메시지를 전송한 사용자를 새로운 다음 소유자로 결정하여 상기 소유권을 전송하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
5. 분산된 가상 환경에서 네트웍을 통해 접속되는 분산된 다수의 각 사용자들과 임의의 가상 공간 내 객체들과의 상호 작용을 지원하는 분산 가상 환경 시스템에서 예측 기반으로 동시성을 제어하는 방법에 있어서,

   상기 가상 공간을 그 내부에 존재하는 각 객체들을 중심으로 하는 다수의 엔티티 영역으로 분할하고, 상기 각 객체에 대해 다중 전송 어드레스를 할당하는 제 1 과정;

   상기 분할된 임의의 엔티티 영역에 첫 번째 사용자가 도착할 때, 상기 첫 번째 사용자를 소유자로 결정하여 각 엔티티 영역별로 할당되는 다중 전송 어드레스를 이용해 상기 소유자에게 해당 객체의 소유권을 다중 전송하는 제 2 과정;

   상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 임의의 엔티티 영역에 들어오는 임의의 사용자들로부터 참여 메시지가 다중 전송되어 수신될 때마다 상기 임의의 사용자들을 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록하는 제 3 과정;

   상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 각 사용자로부터 위치 변경 정보가 다중 전송될 때, 소유자 후보 큐에 저장되어 있는 상기 각 사용자들의 현재 거리, 방향을 갱신 저장하는 제 4 과정;

   상기 소유자가 상기 객체와 상호 작용을 수행하는 중에, 상기 객체 다중 전송 그룹 멤버로 등록된 임의의 사용자로부터 떠남 메시지가 다중 전송될 때 해당 사용자의 그룹 멤버 등록을 해제하는 제 5 과정;

   상기 소유자와 객체와의 상호 작용이 종료될 때, 상기 소유자가 자신의 소유자 후보 큐에 저장된 정보에 의거하여 소유자 후보중의 하나를 다음 소유자로 결정하고, 상기 다중 전송 어드레스를 통해 상기 결정된 다음 소유자에게 상기 객체의 소유권을 전송하는 제 6 과정; 및

   새로운 다음 소유자가 결정될 때마다 상기 제 3 과정 내지 제 6 과정을 반복 수행하는 제 7 과정으로 이루어진 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 자신이 상기 객체에 대한 상호 작용을 필요로 하지 않는 잘못 예측된 사용자인지의 여부를 체크하며, 체크 결과 자신이 잘못 예측된 사용자일 때 상기 제 6 과정의 반복 수행을 통해 새로운 다음 소유자를 결정하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 자신에게 상기 소유권이 전달되기 전에 자신의 진행 방향을 상기 객체로부터 멀어지는 방향으로 바꾸거나 상기 소유권을 전달받은 후 상기 객체에 도착하기 전에 자신이 상기 객체로부터 멀어지는 방향으로 진행 방향을 바꿀 때 자신을 상기 잘못 예측된 사용자로 판단하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 결정된 다음 소유자는, 상기 소유권을 전달받은 후 상기 객체에 도착하기 전에 등록된 임의의 다른 사용자로부터 충돌 감지 메시지가 전달되는 지의 여부를 체크하고, 체크 결과 상기 객체에 도착 전에 상기 충돌 감지 메시지가 수신되면 자신을 잘못 예측된 사용자로 판단하며, 자신에게 충돌 감지 메시지를 전송한 사용자를 새로운 다음 소유자로 결정하여 상기 소유권을 전송하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어방법.
9. 제 5 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 변경 정보는, 상기 객체와의 거리 정보, 현재 속도 정보, 상기 객체로의 방향 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 방향 정보는, 사용자가 상기 객체로 접근하는 플러스, 사용자의 정지 상태를 나타내는 제로, 사용자가 상기 객체로부터 멀어지는 마이너스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 등록된 사용자들 중 상기 방향 정보가 플러스인 사용자를 상기 소유자 후보로 선택하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 결정된 다음 소유자의 위치 변경 정보를 이용하여 소유권 전송 시간을 계산하고, 이 계산된 시간에 상기 결정된 다음 소유자에게 상기 소유권을 전송하는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 소유권 전송 시간은, 소유권 전송 지연 시간과 소유권 도착 시간을 합한 값을 충돌 예상 시간에서 감산한 시간이고, 상기 소유권 전송 지연 시간 및 소유권 도착 시간은 상기 위치 변경 정보에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 분산 가상 환경에서의 확장성을 위한 예측 기반 동시성 제어 방법.