KR100802585B1 - 멀티컴퓨터시스템에서 각 컴퓨터들의 통신을 제어하는 방법 - Google Patents

멀티컴퓨터시스템에서 각 컴퓨터들의 통신을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

멀티컴퓨터 시스템에서 각각의 컴퓨터들의 통신을 제어하는 방법이 개시된다. 각 컴퓨터는 표준 네트워크 LAN(16) 및 고성능 네트워크 SAN(17)을 통해 서로 연결되어 있다. 각 컴퓨터는 운영체제 코어(10)에 프로토콜장치 및 라이브러리가 제공되어 있다. 상기 프로토콜장치는 상기 표준 네트워크 LAN에 연결되어 통신프로토콜을 처리한다. 상기 라이브러리는 운영체제 코어에 대하여 위쪽에 배치되어 있다. 애플리케이션이 상기 라이브러리 및 통신인터페이스에 탑재되어 있다. 표준 네트워크 LAN 및 고성능 네트워크 SAN은 네트워크 선택기(13)에서 선택된다. 본 발명에 의하면, 네트워크는 라이브러리의 통신접속 후 그리고 운영체제 코어로 들어가기 전 또는 들어간 직후에 선택된다. 라이브러리는 운영체제 코어로 들어가기 전에 네트워크가 선택될 때 통신 경로(19)에 의해 고성능 네트워크 SAN에 연결될 수 있다. 상기 통신 경로는 운영체제 코어를 회피한다.

Description

멀티컴퓨터시스템에서 각 컴퓨터들의 통신을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE COMMUNICATON OF INDIVIDUAL COMPUTERS IN A MULTICOMPUTER SYSTEM}
본 발명은 싱글 컴퓨터들의 네트워크를 효율적 병렬 컴퓨터로 사용하기 위해, 통신이 동작되어야 하는 컴퓨터네트워크에서 싱글 컴퓨터들(single computers)의 통신을 제어하는 방법에 관한 것이다.
싱글 컴퓨터 또는 소위 워크스테이션(workstation) 컴퓨터는 종래의 개인용 컴퓨터(PC) 또는 워크스테이션이 될 수 있으며, 개인 및 상업 분야에서 복수의 프로그램들을 함께 실행할 수 있도록 지난 수년간 연산 속도와 따라서 연산성능이 크게 향상되었다. 특히, 상업분야에서 예를 들어 매체(medium) 또는 거대기업의 조직, 애플리케이션 및 생산 공정의 시뮬레이션을 비롯하여 연구 및 과학분야에서, 현재 최고 성능을 갖고 있는 PC의 연산성능은 경제적인 허용시간 내에 미처리된 상당량의 데이터를 처리하는데 부적절하다. 일반적으로 연산 집약적인 업무(task)를 위해서는 소위 대규모 컴퓨터들이 액세스되어야 하지만, 아주 많은 비용이 소요된다.
오래전부터, 수개의 병렬 연결된 싱글 컴퓨터들(PC로 구현됨)로 컴퓨터 네트워크를 구축함으로써 대규모 컴퓨터를 대신하는 비용 효율적인 대안을 제공하기 위한 시도가 있었다. 싱글 컴퓨터는 일반적으로 특수 프로세서들과 달리 보다 좋은 비용-성능과 보다 짧은 개발 기간을 갖는 표준 프로세서들로 구성되어 있다. 따라서, 병렬 컴퓨터라고도 불려지는 컴퓨터 네트워크의 셋업 또는 아키텍쳐는, 확장된 단일 프로세서 아키텍쳐(Uni-Processor-Architecture)의 복제(replication)뿐만 아니라, 단일 프로세서들 간의 통신을 구현하는 통신 인터페이스를 갖는 단일 프로세서 아키텍쳐의 확장으로 제한된다.
공지의 컴퓨터 네트워크를 셋업하기 위하여 연산 노드를 위한 운영체제(operation system)뿐만 아니라 다수의 워크스테이션 컴퓨터들, 소위 (연산) 노드들, 표준 네트워크 LAN(Local Area Network)에 부가하여 동작되는 특수 고성능 네트워크 SAN(System Area Network)이 사용된다. 현재, 공지의 컴퓨터 네트워크에서, 일반적인 프로세서들을 갖는 시스템이 워크스테이션 컴퓨터 또는 연산 노드로 사용된다. 싱글 프로세서 시스템들(단일 프로세서들)을 차치하고, 소형 SMP(Symmetrical Multi Processor) 시스템들 (듀얼 프로세서들)이 또한 노드 컴퓨터들로 이용될 수 있다. 노드 컴퓨터들의 확장(메인 메모리, 하드디스크, 프로세서 등)은 대부분 사용자의 요구에 달려 있다.
싱글 컴퓨터의 운영체제 내의 네트워크 통합을 위한 종래의 프로세스가 도 1에 도시되어 있다. 운영체제 커널(10)의 주요 구성요소는, 표준 네트워크 LAN용 제 1네트워크 특정장치 드라이버(11)와 고성능 네트워크 SAN용 제 2네트워크 특정장치 드라이버(12)이다. 병렬로 배열된 두 장치 드라이버(11, 12)는 미리 연결된 네트워크 선택기(13)에 의해 액세스되고, 각각은 네트워크 특정 통신 인터페이스를 네트워크 프로토콜에 의해 예측되는 인터페이스에 맞춘다. 네트워크 통합뿐만 아니라 네트워크의 특정 제어는 대부분 사용자에게 숨겨져 있다. 사용자는 또한 시스템 라이브러리(14)에 의해 제공된 통신 동작을 이용하고, 운영체제 커널(10) 내의 프로토콜장치(15)에서 통신프로토콜을 제공한 후에만 다른 통신네트워크로의 실제적 이행(transition)이 일어난다. 따라서, 종래의 통신 경로는 애플리케이션 A 또는 B로부터 시작하여 발생하며, 결국 선택된 네트워크에 속하는 네트워크 카드(16, 17) 형태의 하드웨어에 액세스할 때까지, 프로그래밍 환경(26)을 이용함으로써 시스템 라이브러리(14)의 통신인터페이스(23)를 통해 운영체제(10)로의 액세스, 프로토콜 장치(15)에서의 통신 프로토콜 제공, 네트워크 선택기(13)에서의 네크워크 선택, 각 장치 드라이버(11, 12)를 통한 제어가 이루어진다.
통신 및 연산 성능 사이의 밸런스가 대응되는 경우, 대규모 컴퓨터들은 보급증가로 나타나듯이 중요한 의미를 갖는다. 그러나, 대규모 컴퓨터에 대하여 비용적 측면에서 효과적인 대체물로서의 컴퓨터 번들(computer bundles)의 성과는 지금까지 중간 정도이고, 낮은 통신 시행을 갖는 특수 애플리케이션 클래스들로 제한되고 있다. 이러한 이유 중 하나는 LAN 섹터에서 이용가능한 통신네트워크에 대한 데이터 전송 속도를 알맞게 하는 것이 최저 수준에 있다는 데 있다. 하지만, 상기 LAN 섹터는 SAN 섹터에서의 새로운 고성능 네트워크의 출연으로 제거되었다. 그러나, 상기 고성능 네트워크를 사용할 때, 상술한 바와 같이 운영체제에 고정된 종래의 통신 경로가 고성능 네트워크의 성능 잠재력을 모두 소진하거나 또한 대충 소진할 수 없다는 것은 명백해지고 있다. 이러한 이유는 표준 통신프로토콜(예를 들어, TCP/IP)(병렬처리의 필요를 위해 설계된 것이 아니라 장거리 네트워크에서 사용하기 위해 설계된 것임)의 사용뿐만 아니라 통신 경로 자체의 아키텍쳐에 있다.
장거리 분야에서 사용되는 네트워크의 한정된 기능범위는 경로찾기, 흐름제어, 분해 또는 결합, 시퀀스 유지, 버퍼 저장, 에러검출 및 에러처리를 위한 메커니즘들을 포함하는데, 이들은 모두 표준화된 통신프로토콜(예를 들어, TCP/IP)의 기능범위에 포함된다. 또한, 표준화된 통신프로토콜들은 종종 기능성들(functionalities)을 제공하지만, 이러한 기능성들은 병렬 시스템들에서 사용될 때는 오히려 문제를 야기한다. 이것은 특히 고정된 패킷 크기, 대규모 체크 썸 계산(check sum calculations), 여러 개의 프로토콜 계층, 및 패킷 헤더에 있는 복수의 정보이다. 이러한 정보의 불가피한 제공은 프로그램 개발자의 입장에서 원하지 않는 지연 시간을 요한다. 더욱이, 도 1에 도시된 통신 경로는 통신 경로 하부에 놓여있는 네트워크의 기능성에 자기 자신을 맞출 수 없으며, 항상 제공된 최소 범위를 상정하고 있다. 이는 바로 특수 고성능 네트워크를 사용할 때, 프로토콜 소프트웨어 내에 이미 존재하는 기능성의 실시로 이어져서 서비스 제공을 상당히 지연시키고, 네트워크에 부착된 애플리케이션을 결정적으로 방해한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 대기시간(latency time)을 감소시키는 방법을 사용하는 것이 알려져 있는데, 이것은 가능한한 통신 경로 상의 비효율을 제거하는데 초점을 맞추고 있다. 따라서, 시작점은 사용한 통신네트워크에 있는 것이 아니라 무엇보다도 사용한 네트워크 프로토콜, 애플리케이션 계층에서 제공되는 통신 인터페이스의 정의 및 내용뿐만 아니라 운영체제와의 상호작용에 있다. 통신 대기시간의 감소는 상층에서 통신 경로 또는 통신하드웨어의 하층으로의 태스크(task)의 특정 재배치(relocation)에 기초하며, 전체적으로 통신 경로가 재구성된다.
본 발명은 이 문제점에 기초하여 통신 대기시간이 반드시 감소되고 데이터 처리량이 증가되는 컴퓨터네트워크에서 싱글 컴퓨터의 통신을 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이러한 문제점은 청구범위 제 1항에 의한 방법에 의해 해결된다. 따라서, 단지 종래의 표준 네트워크 LAN용 통신 경로를 제공하고 고성능 네트워크 SAN용 통신 경로를 병렬로 제공하는 기본적인 아이디어로부터 시작되는데, 이것은 적어도 대부분 운영체제를 우회하여 SAN 통신하드웨어에 애플리케이션을 직접 액세스할 수 있도록 하여, 통신하드웨어가 사용자의 어드레스 영역으로부터 벗어나 제어될 수 있게 된다. 이 절차는 통신 동작의 효율이 중요한(efficiency-critical) 경로로부터 종래의 통신프로토콜뿐만 아니라 운영체제를 완전히 제거할 수 있는 가능성을 제공한다. 사용자측의 애플리케이션은 적어도 라이브러리(이 라이브러리 내 또는 직후 네트워크 선택기가 두 네트워크 중 하나를 선택함)에 교착된다. 따라서, 프로토콜 제공 전에 네트워크 선택이 일어나는데, 종래의 통신 경로 아키텍쳐에서는 프로토콜장치와 장치 드라이버 사이에서만 발생하나, 이러한 네트워크 선택의 재배치에 의해 운영체제 내에서 발생하여, 더 빠른 부가적 통신 경로로 통신접속을 신속히, 즉 운영체제 커널로의 액세스 전 또는 직후 그리고 무엇보다도 통신프로토콜의 제공 전에 재지정할 수 있다. 그러나, 이러한 경로의 재지정은 원하는 통신접속이 고성능 네트워크 따라서 부가적인 통신 경로를 통해 관리될 때만 발생한다. 이러한 경우가 아니면, 종래의 통신 경로가 운영체제에 의해 사용된다. 이런 방법으로 고성능 및 유연성을 갖는 결합된 워크스테이션 컴퓨터의 네트워크에서의 효과적인 병렬처리가 실현될 수 있게 된다.
본 발명의 더 상세한 내용과 특성은 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 알 수 있다.
도 1은 종래의 통신아키텍쳐의 구성도이다.
도 2는 제 1실시예에 의한 통신아키텍쳐의 구성도이다.
도 3은 본 방법에 따른 변경을 설명하기 위해 도 1 및 도 2의 통신아키텍쳐를 비교한 도면이다.
도 4는 제 2실시예에 의한 통신아키텍쳐의 구성도이다.
도 5는 본 방법에 따른 변경을 설명하기 위해 도 1 및 도 4의 통신아키텍쳐를 비교한 도면이다.
도 6은 제 3실시예에 의한 통신아키텍쳐의 구성도이다.
도 7은 본 방법에 따른 변경을 설명하기 위해 도 1 및 도 6의 통신아키텍쳐를 비교한 도면이다.
우선, 다음에서 본 발명의 방법을 사용하는 컴퓨터네트워크의 기본 구성요소를 알아본다. 상기한 바와 같이, 종래의 PC가 싱글 컴퓨터 또는 노드 컴퓨터로서 사용된다. 표준 네트워크 LAN은 별도로 하고, 고성능 네트워크 SAN이 동작하며 이것은 네트워크 어댑터의 자유로운 프로그램 가능성뿐만 아니라 가능한한 대량의 전송용량(예를 들어, 1.28 Gbit/s), 다차원이고 자유로운 선택이 가능하며 조정가능한 네트워크 토폴로지(topology)를 갖고 있어야 한다. 그러한 고성능 네트워크가 알려져 있다.
유닉스 또는 그 파생물이 컴퓨터네트워크 내에서 노드 컴퓨터의 운영체제로서 사용된다. 또한, 통상의 단일 구성요소로부터 컴퓨터 네트워크를 설계하는데 시스템 소프트웨어가 필요하다. 시스템 소프트웨어는 반드시 다음의 구성요소를 포함한다.
- 네트워크 어댑터를 제어하는 프로그램
- 네트워크 어댑터를 운영체제로 통합하는 장치 드라이버
- 통신접속을 제어 및 처리하는 베이스 라이브러리
- 표준화된 프로그래밍-인터페이스 및 프로그래밍-환경용 사용자 라이브러리
- 컴퓨터 네트워크의 설정, 관리 및 제어프로그램
- 컴퓨터 네트워크의 구성 및 관리용 서비스프로그램
도 2는 본 발명에 의한 통신아키텍쳐의 개략도로서, 도 1에서 설명한 기능은 동일한 도면부호로 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 예시적인 애플래케이션 A, B, C는 프로그래밍 환경(25, 26)을 삽입함으로써 통신 인터페이스(23, 24)를 경유하여 네트워크 선택기(13)가 통합된 베이스 라이브러리(18)에 최종적으로 액세스한다. 네트워크 선택기(13)는 운영체제(10) 내의 프로토콜장치(15)를 액세스할 수 있다. 프로토콜장치(15) 다음에 표준 네트워크 LAN의 하드웨어 또는 네트워크 카드(16)를 위한 장치 드라이버(11)가 연결된다. 또한, 공지의 시스템 라이브러리(14)가 프로토콜 장치에 할당된다.
네트워크 선택기(13)는 제 2통신 경로(19)를 액세스할 수 있다. 제 2통신 경로(19)는 운영체제 커널(10)을 우회하여 고성능 네트워크 SAN의 하드웨어 또는 네트워크 카드(17)와 직접 연결된다. 단지 관리 태스크(managing task)만 실행하고 실제적인 통신에 통합되지 않는 장치 드라이버(12)가 제 2통신 경로(19)에도 역시 할당된다. 베이스 라이브러리(18) 내 또는 직후에 네트워크 선택에 기초하여, 즉 운영체제(10)에 액세스하기 전, 통신접속이 초기 상태에서 더 빠른 제 2통신 경로(19)로 재설정될 수 있으며 이러한 방법으로 운영체제(10)을 우회하여 고성능 네트워크 SAN에 직접 공급될 수 있다. 제 2통신 경로(19)를 통한 통신접속이 가능하지 않으면, 예를 들어 SAN 환경이 일시적으로 사용될 수 없거나 타겟을 LAN 환경에서만 얻을 수 있다면, 제 1통신 경로 즉 운영체제 통신과 표준 네트워크 LAN으로 다시 위치하게 된다.
사용되는 고성능 네트워크 SAN은 병렬처리의 요구를 위해 최적화되어야 한다. 이로써 일반적으로 소프트웨어에 의해 실현되는 기능이 네트워크 하드웨어의 책임으로 바뀐다. 특히, 다음의 경우에 적용된다.
a) 접속된 노드 컴퓨터가 증가하는 동안 실행 중단(break-in)을 방지하는 네트워크의 확장성(scalability),
b) 상위 계층의 프로토콜들이 아주 간단하도록 하는 네트워크 내의 경로찾기,
c) 상위 계층의 흐름 제어 메카니즘을 아주 단순하게 하는 무손실 데이터통신 및 연속 패키지의 시퀀스 유지,
d) 대역폭 낭비를 방지하는 가변적 패킷 사이즈, 또한,
e) 많은 정보없이 관리하고 패키지를 생성하기 위한 노력을 줄여주는 최소한의 통신 프로토콜.
슬림한(slim) 통신 프로토콜을 제공하기 위해, 네트워크 하드웨어에 직접 재배치될 수 있는 모든 프로토콜 태스크가 상기 네트워크 하드웨어에 재배치된다. 예를 들어, 이는 패킷 스트림의 시퀀스 충실도(sequence-loyalty)뿐만 아니라 흐름 제어에 의해 확보한 데이터 전송이다. 또한, 가능한한 적은 통신 프로토콜을 설계하기 위해 사용가능한 컨텍스트(context) 정보가 사용된다. 특히, 병렬 컴퓨터의 네트워크가 공지된 다수의 노드 및 공지된 토폴로지를 갖는 폐쇄된(closed) 네트워크라는 사실은, 경로찾기 및 경로선택 문제의 특성을 단순하게 한다. 왜냐하면 노드 식별뿐만 아니라 모든 가능한 경로가 통계적으로 미리 계산될 수 있고, 모든 노드가 미리 알려지고 명확한 식별이 제공될 수 있기 때문이다. 게다가, 외부시스템이 병렬설계된 컴퓨터의 네트워크 내에 존재하지 않기 때문에 사용되는 프로토콜이 외부 시스템과의 통신관계에 기초하여 호환이 한정되지 않는다. 전체적으로, 본 시스템의 활용에 의해 일반적으로 운영체제 커널에 고정되어 있는 제 2통신 경로(19)용 프로토콜을 제거하게 된다.
멀티프로세서 능력 즉 여러 프로세서가 동시에 통신접속을 제공할 수 있는 능력(컴퓨터네트워크의 기능을 위해 필요함)은 베이스 라이브러리 내의 대응하는 메커니즘에 의한 본 발명의 시스템 아키텍쳐에서 달성된다.
사용자의 측면에서, 표준 통신인터페이스의 존재는 중요한 의미를 갖는다. 왜냐하면 인터페이스에 의해 사용자가 큰 노력없이 각각의 타겟 시스템에 복수의 애플리케이션을 전송할 수 있기 때문이다. 또한, 표준 통신인터페인스는 애플리케이션이 새로운 컴퓨터세대의 변화에 따라 특별히 다시 조정될 필요가 없다는 것을 보증한다. 이러한 이유로, 제 1통신 경로 또는 운영체제통신의 인터페이스의 신택스(syntax) 및 시맨틱스(semantics)와 등가인 프로그래밍 인터페이스(23)가 본 발명에 의해 사용자에게 제공된다. 이에 의하여, 애플리케이션 A 또는 B는 표준 프로그래밍 환경(26)을 사용하여 베이스 라이브러리(18)를 통해 통신을 제공할 수 있다. 또한, 표준화된(MPI=Message Passing Interface) 또는 널리 배포된 프로그래밍 환경(25)(PVM=Parallel Virtual Machine)의 특별 조정버전이 공급되며, 이것은 특수인터페이스(24)를 통해 베이스 라이브러리(18)와 상호 작용한다. 프로그래밍 인터페이스(23)는 로컬 네트워크에서 배포된 데이터처리로부터의 애플리케이션과 본 시스템으로의 전송에 적당하다. 그러나, 프로그래밍 환경(25, 26)(PVM, MPI)은 상업적인 병렬컴퓨터의 접속기 및 병렬컴퓨터에서 실행되는 애플리케이션을 나타낸다.
도 3에서, 좌측에 도 1에서 이미 도시한 종래의 통신아키텍쳐가 있으며, 이것은 우측에 도 2에서 도시한 본 발명의 통신아키텍쳐와 직접 비교되고 있다. 여기서 두 다이어그램 간의 화살표는 싱글 컴퓨터 처리단계의 재배치를 나타낸다.
도 3의 화살표(1)는 운영체제의 하위 계층으로부터 직접 베이스 라이브러리(18)까지 SAN 네트워크로의 액세스 재배치를 나타낸다. 이런 방식으로 통신아키텍쳐는 일반적으로 운영체제 내에 존재하는 모든 제약으로부터 해방된다. 지금까지, 자유자재로 물리 메모리영역으로부터 논리 어드레스필드를 구축하기 위해, 시스템에 있는 메모리 관리 구성요소의 능력이 이용되고 있다. 통신하드웨어에 대해 소위 베이스 원리(base principle)-여기서, 베이스 원리란 물리 메모리, 즉 가상 메모리로부터 논리 어드레스 필드를 구축하기 위한 시스템의 능력을 의미함-가 이용되며, 상기 베이스 원리는 사용자레벨 통신으로서 지정될 수 있다. 여기서, 상기 "사용자 레벨 통신"이란, 운영체제 커널로 진입하지 않고서, 프로그램 구성 요소(예컨대, 애플리케이션)에 의해 통신 하드웨어 장치에 직접 액세스하는 것을 의미한다.
도 3의 화살표(2)에 의해 나타낸 것처럼, 지금까지 운영체제 커널(10) 내에 배치되어 있던 프로토콜에서 생성된 기능성, 특히 패킷 스트림의 시퀀스 충실도뿐만 아니라 흐름 제어를 통한 확실한 데이터 전송은, SAN 네트워크 하드웨어(17)에 직접 또는 베이스 라이브러리에 재배치되며, 그 결과 지금까지 운영체제 커널(10)에 위치했던 제 2통신 경로(19)용 프로토콜이 제거될 수 있다. 프로그래 가능한 네트워크 어댑터가 네드워크 하드웨어(17)를 위해 존재하면, 네트워크에 의해 독점적으로 생성된 원하는 기능을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 운영체제 커널에서 일반적으로 프로토콜장치와 장치 드라이버 사이에 위치하는 네트워크 선택기가 운영체제에서 벗어나 베이스 라이브러리(18)로 재배치된다(화살표(3) 참조). 따라서, 운영체제 커널을 통과하기 전에 통신접속을 더 빠른 제 2통신 경로(19)로 재지정할 수 있다.
화살표(4)에 따라서 운영체제 기능을, 운영체제에서 베이스 라이브러리로 매핑하는 것은 베이스 라이브러리의 다중처리성(multiprocessability)에 의해 실현된다. 수기신호(semaphores)에 의해 중요한 프로그램 세그먼트 및 데이터 영역을 보호하는 절차는 운영체제 설계로부터 알려져 있다.
애플리케이션의 프로그래밍 인터페이스(23)도 또한 시스템 라이브러리에서 베이스 라이브러리로 매핑되고(화살표(5b) 참조), 등가의 프로그래밍 환경(25)을 제공한다(화살표(5a) 참조). 프로그래밍 환경(25)은 인터페이스(24)를 통해 베이스 라이브러리(18)에 직접 액세스한다. 둘 다 애플리케이션을 더 쉽고, 양호하며 더 빠르게 본 발명의 통신아키텍쳐에 전송할 수 있도록 기능한다.
지금까지 설명한 통신아키텍쳐는 운영체제의 종래 통신아키텍쳐와 달리 상당한 성능이익을 갖지만 다소 불리한 부작용을 갖고 있다. 일면, 통신인터페이스의 보안에 관하여 한정적인 성능을 얻고, 한편 고속통신을 사용하고자 하는 표준 애플리케이션은 특수 시스템 라이브러리와 연결되어야 한다. 두 중요한 점들을 제거하기 위해, 도 4에 도시한 통신아키텍쳐가 제안된다. 도 3과 달리, 프로토콜처리로의 실제적인 액세스 전에, 네트워크 선택기(13)가 베이스 라이브러리(18)에서 운영체제 커널(10)로 새롭게 재배치됨으로써, 사용자 애플리케이션(현재 베이스 라이브러리(18)와 특별한 접속없이 관리함)과 반대로 통신인터페이스의 원하는 투명도뿐만 아니라 운영체제에서 통신인터페이스의 일반적인 보안을 보증한다.
도 4는 통신 아키텍쳐의 좀 더 발전된 실시예를 구체적으로 나타낸다. 애플리케이션 A 및 B는 필요하면 프로그래밍 환경(26)을 삽입하여 운영체제 커널(10)에 연결된 시스템 라이브러리(14)로 액세스한다. 운영체제 커널(10)로의 액세스 직후, 네트워크 선택기(13)에서 표준 네트워크 LAN 및 고성능 네트워크 SAN 간의 선택이 수행된다. 이때, 상기 네트워크 선택기에서의 선택은 상기 애플리케이션에 의해 주어진 타겟 어드레스에 따라 행해진다. 표준 네트워크 LAN이 선택되면, 통신프로토콜이 프로토콜장치(15)에 제공되고, 그 후 LAN 네트워크 하드웨어(16)용 장치 드라이버(11)가 연결된다. 고성능 네트워크 SAN가 선택되면, 통신 경로(19)를 통해 SAN 네트워크 하드웨어(17)에 직접 액세스될 수 있다. 여기서, 통신 경로(19)는 또한 프로토콜 계층(21) 및 장치 드라이버(12)를 포함한다. 그러나 장치 드라이버(12)는 단지 관리 태스크만 제공하고 실제적인 통신에는 통합되지 않는다.
운영체제 커널(10)로의 액세스 직후 네트워크를 선택한 후 시스템 라이브러리(14)를 운영체제 커널 외부에 있는 SAN 네트워크와 연결하는 통신 경로(19)에 부가하여 베이스 라이브러리(18)가 제공된다. 상기 베이스 라이브러리(18)는 적절한 프로그래밍 환경(25)을 삽입함으로써 애플리케이션 C에 의해 액세스되며, 운영 체제 커널(10) 외부에 위치하고 있는 통신 경로(19')를 통해 SAN 네트워크 하드웨어(17)에 직접 액세스한다. 이런 방식으로 운영체제를 우회함으로써(bypassing) SAN 네트워크 하드웨어(17)로의 액세스가 허용되는 소위 무특권 통신 단(unprivileged communication ends)이 제공되지만, 상기 무특권 통신 단은 순수한 사용자 레벨 통신(user level communication)과 달리 운영체제의 모든 보호 메카니즘을 필요로 한다. 하지만, 결과적으로 운영체제의 보호 메카니즘을 우회하지 않고서 SAN 네트워크 하드웨어(17)의 매우 효율적 제어가 달성된다. 통신 단들은 그 자체로 폐쇄되고 운영체제에 의해 관리 및 보호되는 보호 장치이다. 상기 통신 단들 각각은 애플리케이션에 배타적으로 할당되어 서로 상이한 애플리케이션들은 서로 다른 통신 단을 이용하게 된다. 예를 들어, 두 통신 단이 동일한 하드웨어를 통해 제공되지만 애플리케이션 A는 애플리케이션 B 단(end)을 액세스할 수 없다.
또한 도 4에 도시된 통신 아키텍쳐에서, 도 2와 관련하여 설명한 고성능 네트워크 SAN 및 슬림한 통신프로토콜에 대한 요구조건이 실현된다. 더욱이, 이 경우에도 표준 프로그래밍 인터페이스 및 표준화되거나 널리 사용되는 프로그래밍 환경이 제공된다.
도 5에는 도 1과 관련하여 설명된 된 종래 통신 아키텍쳐와 도 4에 따르는 새로운 통신 아키텍쳐를 비교하여 기능성과 액세스 포인트에 대한 재배치가 도시되어 있다. 여기서, 두 다이어그램 간의 화살표는 단일 재배치를 나타낸다. 운영체제의 하위 계층으로부터 운영체제 커널 내의 통신 경로(19)의 프로토콜 계층(21)으로 SAN 네트워크로의 액세스 재배치(화살표 (1a)로 표시됨) 및/또는 애플리케이션의 어드레스영역이나 애플리케이션의 부분으로서 베이스 라이브러리(18)로 SAN 네트워크로의 액세스 재배치(화살표 (1b)로 표시됨)는, 일반적으로 운영체제 내에 존재하는 모든 제약으로부터 시스템을 해방시킨다. 이에 의해, 자유자재로 물리 메모리 영역으로부터 논리 어드레스 영역을 구성하기 위해 메모리 관리 구성요소의 능력이 이용된다. 네트워크 어댑터 내의 추가적 기능성과의 조합으로, 무특권 통신단들이 달성된다.
공통의 프로토콜에서 생성되는 기능성의 대부분은 화살표(2)에 따라 통신 경로(19)의 프로토콜 계층(21)뿐만 아니라 SAN 네트워크 하드웨어로 직접 재배치된다. 도 2에 관한 프로토콜 기능성의 재배치에 대한 상기 설명은 여기서 대응되게 적용된다.
화살표(3)에 따라, 종래의 통신 아키텍쳐에서 프로토콜 장치와 장치 드라이버 사이에 발생하는 네트워크의 선택이, 미리 실제적 프로토콜 장치에 재배치됨과 아울러 도시된 예에서 운영체제 커널(10)로의 액세스 직후에 재배치되어, 통신동작이 더 빠른 통신 경로(19)로 재경로 설정될 수 있다. 그러나, 여기서 이러한 경로설정은 원하는 통신접속이 통신 경로(19)를 통해 관리될 수 있을 때에만 일어난다. 그렇지 않으면, 종래의 운영체제 통신으로 돌아간다. 화살표(4)에 따라 운영체제로부터 SAN 네트워크 하드웨어로의 기능성의 재배치는 개별적 통신 단의 형태로 제공된 통신 인터페이스의 다중처리성(multiprocessability)에 의해 실현된다. 필요한 메모리 구성요소의 보호절차는 알려져 있으며, 상기 보호절차는 컴퓨터의 메모리관리 구성요소에 의해 하드웨어측에서 실행된다.
삭제
애플리케이션 A 및 B가 운영체제의 통상적인 통신인터페이스, 즉 시스템 라이브러리를 사용하는 경우, 애플리케이션에 대한 네트워크 선택 배치에 기초하여 고성능 통신의 통합이 완전히 투명하게 된다. 그러나, 공지의 병렬 컴퓨터 프로그래밍 환경(PVM 또는 MPI)이 사용되면, 통신 경로 내의 최적화가 훨씬 더 가능하게 된다. 이는 애플리케이션 인터페이스가 도 5의 화살표(5)에 의해 표시된 바와 같이 프로그래밍 환경에 재배치되도록 등가의 또는 최적화된 프로그래밍 환경에 의해 지원된다.
도 4에 의한 통신아키텍쳐에서, 네트워크 선택은 운영체제으로의 액세스 직후에 일어난다. 이를 위해, 일반적으로 운영체제 커널의 수정이 필요하다. 운영체제가 이 위치에서 수정의 수행을 허용하지 않으면, 도 6에서 도시된 바와 같이 대체적인 통신아키텍쳐가 사용될 수 있다. 이러한 아키텍쳐는 네트워크 선택기(13)가 운영체제 커널에서 사전 배치된 PS(Para-Station) 시스템 라이브러리(22)로 재배치된다는 점에서 도 4에 의한 아키텍쳐와 다르다. PS-시스템 라이브러리(22)는 종래의 시스템 라이브러리와 베이스 라이브러리의 기능을 단일화하여 외부의 사용자에게 시스템 라이브러리와 동일한 인터페이스를 제공한다. 애플리케이션이 여전히 존재하는 통상의 시스템 라이브러리(14) 대신 PS-시스템 라이브러리(22)를 사용할 경우, 모든 내부 통신접속이 가능한한 SAN 고성능 네트워크를 통해 관리된다.
추가적으로 이하의 보정은 도 5에 관해서 이미 설명했던 기능성과 액세스 포인트의 재배치에 대한 결과이다. 네트워크의 선택(화살표(3))이 PS-시스템 라이브러리(22)로 재배치되어, 실제적인 시스템 라이브러리의 모든 기능을 제공한다. 네트워크 선택을 PS-시스템 라이브러리(22)로 재배치함으로써 빨리 즉 운영체제 커널로의 액세스 전에 그리고 무엇보다도 표준 프로토콜의 제공 전에 통신접속을 더 빠른 SAN 고성능 네트워크의 통신 경로(19)로 재지정할 수 있다. 그러나, 이 접속에서, 원하는 통신접속이 또한 통신 경로(19)를 통해 제공될 수 있을 때 이 재배치가 일어난다. 그렇지 않으면, 종래의 운영체제통신으로 다시 위치하게 된다.
도 5에 관해 이미 설명한 바와 같이, 애플리케이션의 프로그래밍 인터페이스는 시스템 라이브러리에서 베이스 라이브러리로 재배치되고(화살표(5b)) 등가의 프로그래밍 환경이 제공되며(화살표(5a)), 그들에 관한한 프로그램 환경은 베이스 라이브러리를 직접 액세스한다.

Claims (7)

  1. 싱글 컴퓨터들이 표준 네트워크 LAN 및 고성능 네트워크 SAN을 통해 상호 연결되어 있고, 상기 싱글 컴퓨터 각각은 운영체제 커널 내에서 통신 프로토콜을 제공하기 위해 표준 네트워크 LAN과 연결되어 있는 프로토콜장치와 상기 운영체제 커널의 전방에 연결되어 있는 라이브러리를 포함하며, 상기 라이브러리 상의 통신 인터페이스에 애플리케이션이 부착되어 있으며, 상기 표준 네트워크 LAN와 상기 고성능 네트워크 SAN 간에서의 네트워크 선택이 네트워크 선택기에서 행해지는 컴퓨터 네트워크에서 싱글 컴퓨터들의 통신을 제어하는 방법으로서,
    상기 네트워크 선택은 상기 라이브러리의 상기 통신인터페이스 이후에서, 상기 운영체제 커널로의 액세스 전 또는 직후에 일어나는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 선택은 상기 운영체제 커널로의 액세스 전에 행해지고,
    상기 라이브러리는 상기 운영체제 커널을 우회하는 통신 경로를 통해 상기 고성능 네트워크 SAN과 연결되는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 선택은 상기 운영체제 커널로의 액세스 후에 행해지고,
    상기 라이브러리는 통신 경로를 통해 상기 고성능 네트워크 SAN과 연결되며,
    상기 고성능 네트워크 SAN과 추가적 라이브러리를 직접 연결하는 추가적 통신 경로가 제공되는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 추가적 통신 경로는 상기 운영체제 커널의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서,
    상기 네트워크 선택은 상기 애플리케이션에 의해 주어진 타겟 어드레스에 따라 행해지는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 통신 경로 또는 상기 추가적 통신 경로를 통한 상기 고성능 네트워크 SAN으로의 통신접속이 불가능하면, 상기 표준 네트워크 LAN이 액세스되는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서,
    프로토콜 태스크(protocol tasks)가 보다 슬림한 통신프로토콜(slimmer communication protocols)을 제공하기 위해 상기 고성능 네트워크 SAN에 재배치되는 것을 특징으로 하는 싱글 컴퓨터들의 통신 제어 방법.
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