KR101115793B1 - 클라이언트 하이퍼바이저에 기반한 가상 데이터 센터 시스템 - Google Patents

클라이언트 하이퍼바이저에 기반한 가상 데이터 센터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되는 가상 머신인 프라이머리 VM(Virtual machine)과, 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되지 않는 가상 머신인 세컨드리 VM을 동시에 구동하는 다수의 클라이언트 머신(Client machine), 상기 각 클라이언트 머신에서 구동되는 상기 세컨드리 VM을 하나의 단일화된 네트워크로 연결시키기 위한 네트워킹 레이어(Networking layer), 상기 세컨드리 VM의 구동 상태를 모니터링하고, 가상 데이터 센터 시스템의 사용목적에 따라 데이터를 관리하는 것을 포함하여 상기 가상 데이터 센터 시스템을 전반적으로 관리하는 매니지먼트 레이어(Management layer) 및 상기 매니지먼트 레이어의 관리에 따라 상기 다수의 클라이언트 머신으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축하는 어플리케이션 레이어(Application layer)를 포함한다.

Description

클라이언트 하이퍼바이저에 기반한 가상 데이터 센터 시스템 {System for virtual data center based on client hypervisor}
본 발명은 가상 데이터 센터 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클라이언트 하이퍼바이저에 기반하여 개인의 데스크 탑이나 노트북 등의 유휴자원을 통합관리하여 대용량 데이터 저장 및 연산 능력으로 활용할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
데스크탑 그리드(desktop grid) 컴퓨팅은 인터넷을 통해 여러 사용자의 이기종 컴퓨팅 리소스를 묶어서 슈퍼컴퓨팅 파워를 얻는 개념으로, 사용자가 메인 서버에 접속하여 프로그램을 다운로드 하여 PC에 설치하면 사용자가 컴퓨터를 사용하지 않을 시, 예를 들어,스크린 세이버 작동 시에 잡(job)을 수행한다. 잡을 수행한 후에는 인터넷에 접속하여 잡의 결과를 메인 서버에 전송하고 새로운 잡을 받게 되는 방식이다.
데스크탑 그리드 모델에서는 사용자의 컴퓨터가 서버에 접속하여 클라이언트 프로그램을 다운로드 및 설치하여 운영하므로, 이러한 클라이언트 프로그램으로부터의 사용자 컴퓨터 보호가 문제가 되었으며, 데스크 탑 그리드 클라이언트 프로그램은 최대한 사용자의 컴퓨팅을 방해하지 않기 위해 스크린 세이버 기능을 활용하여 잡을 수행하고, 사용자가 컴퓨터를 사용할 시에는 잡을 수행할 수 없는 구조였다.
이러한 기존의 데스크탑 그리드 클라이언트들은 인터넷 상에 분포되어 있는 컴퓨터들이므로 빈번하게 접속상태가 바뀔 수 있고, 스크린 세이버 기능시에만 운용되므로 클라이언트 데스크탑(예: 회사 내의 데스크 탑) 자원을 활용함에 있어서 가용성이 떨어진다. 또한, 기존의 데스크탑 그리드 클라이언트들은 여러 사용자들의 다양한 운영체제를 지원해야 하기 때문에 관리하기가 복잡하다는 문제점이 있다.
한편, 최근 베어-메탈 클라이언트 하이퍼바이저(Bare-metal client hypervisor)가 발표되고, 일반 사용자들의 PC, 노트북에 하이퍼바이저(hypervisor)가 설치되고 있는 추세이다. 또한, 기업 환경에서는 보안, 소프트웨어 관리 등의 이유로 SBC/VDI와 함께 클라이언트 하이퍼바이저(Client hypervisor)가 채용될 것으로 예상되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클라이언트 하이퍼바이저에 기반한 가상 데이터 센터를 통하여 회사 내의 데스크 탑을 비롯한 클라이언트 머신의 유휴 자원을 활용하여 고도의 연산(computational intensive jobs)이나 대용량 연산(data intensive jobs) 등의 용도로 활용할 수 있는 가상 데이터 센터 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되는 가상 머신인 프라이머리 VM(Virtual machine)과, 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되지 않는 가상 머신인 세컨드리 VM을 동시에 구동하는 다수의 클라이언트 머신(Client machine), 상기 각 클라이언트 머신에서 구동되는 상기 세컨드리 VM을 하나의 단일화된 네트워크로 연결시키기 위한 네트워킹 레이어(Networking layer), 상기 세컨드리 VM의 구동 상태를 모니터링하고, 가상 데이터 센터 시스템의 사용목적에 따라 데이터를 관리하는 것을 포함하여 상기 가상 데이터 센터 시스템을 전반적으로 관리하는 매니지먼트 레이어(Management layer) 및 상기 매니지먼트 레이어의 관리에 따라 상기 다수의 클라이언트 머신으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축하는 어플리케이션 레이어(Application layer)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 단일화된 템플릿 가상머신을 이용하여 상기 다수의 클라이언트 머신으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축할 수 있다.
상기 클라이언트 머신의 전원이 온(On)되어 있는 동안에는 상기 클라이언트의 세컨드리 VM을 사용가능하도록 구현하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 가상 데이터 센터 시스템은, 상기 클라이언트 머신이 P2P(peer to peer) 방식으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 가상 데이터 센터 시스템은, 하나의 서버에 상기 다수의 클라이언트 머신이 연결되어 있는 마스터/슬레이브(master/slave) 구조일 수 있다.
상기 세컨드리 VM은, 다수의 VM을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면 데스크 탑, 노트북 등의 클라이언트 머신에서 사용되고 있지 않는 유휴 자원을 활용할 수 있으며 이러한 자원을 묶어서 슈퍼 컴퓨팅 능력 및 대용량 데이터 저장소를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 클라이언트 하이퍼바이저를 통하여 데스크 탑의 가상머신을 분리하여 세컨드리 VM을 활용하기 때문에 사용자의 작업을 방해하지 않고 큰 성능의 저하 없이 가상머신을 지원할 수 있는 효과가 있다.
또한 가상머신을 분리함으로써 사용자의 컴퓨터를 보호할 수 있어 보안을 강화할 수 있는 효과가 있다. 보통 근무시간에는 대부분 컴퓨터를 켜 놓기 때문에 최소한 근무시간 동안은 가용성을 보장하며 회사 내 표준 운영체제를 지원하기 때문에 단순한 형태의 표준 템플릿(Template) 가상머신으로 일괄적 관리가 가능하다는 장점이 있다. 이와 더불어 별도의 하드웨어 추가가 필요 없으며 가상 데이터 센터를 구축하기 때문에 하드웨어 단가, 전력 소모 등을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라이언트 하이퍼바이저 구조를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템이 적용된 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 가상 데이터 센터 시스템은 리소스 풀(100), 네트워킹 레이어(200), 매니지먼트 레이어(300), 어플리케이션 레이어(400)를 포함한다.
리소스 풀(Resource pool)(100)은 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 각 클라이언트 머신(110)에서 사용자에 의해 사용되는 가상 머신인 프라이머리 VM(Virtual machine)(120)과, 각 클라이언트 머신(110)에서 사용자에 의해 사용되지 않는 가상 머신인 세컨드리 VM(130)을 포함하는 다수의 클라이언트 머신(Client machine)을 포함한다.
네트워킹 레이어(Networking layer)(200)는 각 클라이언트 머신(110)에서 구동되는 세컨드리 VM(130)을 하나의 단일화된 네트워크로 연결시키기 위한 역할을 한다.
매니지먼트 레이어(Management layer)는 세컨드리 VM(130)의 구동 상태를 모니터링하고, 가상 데이터 센터 시스템의 사용목적에 따라 데이터를 관리하는 것을 포함하여 가상 데이터 센터 시스템을 전반적으로 관리하는 역할을 한다.
어플리케이션 레이어(Application layer)는 매니지먼트 레이어(300)의 관리에 따라 다수의 클라이언트 머신(110)으로부터 수신한 세컨드리 VM(130)을 모아서 가상 데이터 센터를 구축한다.
본 발명에서 단일화된 템플릿 가상머신을 이용하여 다수의 클라이언트 머신(110)으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축할 수 있다.
본 발명에서 클라이언트 머신(110)의 전원이 온(On)되어 있는 동안에는 클라이언트(110)의 세컨드리 VM(130)을 사용가능하도록 구현하는 것이 바람직하다.
일반적으로 하이퍼바이저(hypervisor)는 서버에서 다수의 운영체제를 동시에 실행시키기 위한 가상 플랫폼 혹은 가상 머신 모니터(vitual machine monitor)라고 불린다.
본 발명의 가상 데이터 센터 시스템은 테스크 탑 그리드 컴퓨팅 개념에 클라이언트 하이퍼바이저 개념을 도입한 것으로서, 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 2개 이상의 가상머신을 구동시켜서 사용자가 사용하는 프라이머리 VM(120)을 제외한 세컨드리 VM(130)을 하나로 모아서 가상 데이터 센터를 구성하는 시스템이다. 이로써, 사용자가 사용하지 않는 테스크탑 유휴 자원을 활용할 수 있고, 또한 사용자의 데스크탑 사용 유무에 상관없이 사용자의 작업에 영향을 주지 않으면서 슈퍼 컴퓨팅 능력을 구현할 수 있다.
일반적으로 클라이언트 하이퍼바이저의 구조는 2가지 타입으로 분류한다. 각 타입에 대한 설명은 다음 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라이언트 하이퍼바이저의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 2 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클라이언트 하이퍼바이저(Type1)는 하드웨어(210) 위에서 다수의 VM을 구동시킬 수 있다.
이러한 클라이언트 하이퍼바이저를 베어-메탈 클라이언트 하이퍼바이저라고도 하며, 베어-메탈 클라이언트 하이퍼바이저(220)가 메인 운영체제 역할을 하고, 그 위에서 게스트 운영체제인 VM이 구동되는 형태이다. 이러한 예로써, 버츄얼 컴퓨터(Virtual Computer)의 Nx TOP와 Neocleus의 NeoSphere 등이 있다.
참고로, 서버 하이퍼바이저와 클라이언트 하이퍼바이저의 차이점은 크게 3가지로 볼 수 있다. 첫째, 서버 하이퍼바이저는 VM의 포터빌러티(portability)와 물리적 하드웨어의 활용 부분에 초점이 맞춰져 있는 반면, 클라이언트 하이퍼바이저는 클라이언트 디바이스의 관리와 개인적인 용도와 업무적 용도 등 목적에 따라 VM을 분리하여 보안을 강화한다. 둘째, 서버 하이퍼바이저는 최대 동시 네트워크, 프로세서 및 디스크 I/O 유틸리제이션(utilization)에 초점을 두고 있는 반면, 클라이언트 하이퍼바이저는 그래픽, 멀티미디어, 무선 연결성 등에 초점을 맞추고 있다. 셋째, 서버 하이퍼바이저는 지원하는 하드웨어 모델의 범위가 좁은 반면, 클라이언트 하이퍼바이저는 다양한 PC 및 노트북의 사양을 지원해야 하기 때문에 지원해야 하는 모델의 범위가 넓다.
도 2 (b)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 클라이언트 하이퍼바이저는 하드웨어(210), 하드웨어(210) 위에 설치되는 OS(Operating system)(230) 및 OS(230) 위에 설치되어 다수의 VM을 구동시킬 수 있는 호스티드 클라이언트 하이퍼바이저(240)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 클라이언트 하이퍼바이저의 예로서 VMware의 Fusion, Workstation과, 마이크로소프트(Microsoft)의 버츄얼 PC(Virtual PC), Parallels Workstaion, Virtual Box 등이 있다.
본 발명에서 가상 데이터 센터 시스템은 다양한 구조로 구현될 수 있다. 이를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템은, 클라이언트 머신이 P2P(peer to peer) 방식으로 연결되어 있는 구조로 구현되어 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템은, 하나의 서버(600)에 다수의 클라이언트 머신이 연결되어 있는 마스터/슬레이브(master/slave) 구조로 구현되어 있다.
이외에도, 본 발명의 가상 데이터 센터 시스템은 주변 상황 및 필요에 따라서 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
이렇게 구성되는 본 발명의 가상 데이터 센터 시스템은 재정 모델링, 위험 분석 등의 금융 분야, 단백질 접힘, 지진 시뮬레이션, 기후 변화 모델링 등의 자연과학 문제에 이르기까지 매우 복잡한 연산이 필요한 분야에 적용 가능하며, 분산 파일 시스템, 이기종 데이터 통합 등의 대용량 데이터 저장 분야에 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 데이터 센터 시스템이 적용된 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 회사 내 데스크 탑의 가상 머신을 프라이머리 VM과 세컨드리 VM으로 분리한다. 그리고, 선릉1사옥, 역삼 멀티캠퍼스, 분당2사옥의 세컨드리 VM들을 모아 가상 데이터 센터를 구축한다. 이때, 목적에 맞게 마스터/슬레이브 구조, P2P 구조 등으로 시스템을 구현한다. 이렇게 구성된 시스템은 생명공학 연구소에서 분산처리가 잘되는 일부 시뮬레이션 업무와, 유전자 구조 분석 등의 연구용 분석 컴퓨팅 파워로 활용될 수 있고, 과거, 현재의 연구 기록들을 디지털 기술을 이용하여 재저장하고 공유함으로써 연구원들이 여러 곳에 떨어져 있어도 연구 데이터를 보다 쉽고 빠르게 활용할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 리소스 풀 200 네트워킹 레이어
300 매니지먼트 레이어 400 어플리케이션 레이어
120 프라이머리 VM 130 세컨드리 VM
110 클라이언트 머신 600 서버
210 하드웨어
220 베어-메탈 클라이언트 하이퍼바이저
230 OS
240 호스티드 클라이언트 하이퍼바이저

Claims (6)

  1. 클라이언트 하이퍼바이저를 기반으로 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되는 가상 머신인 프라이머리 VM(Virtual machine)과, 각 클라이언트 머신에서 사용자에 의해 사용되지 않는 가상 머신인 세컨드리 VM을 동시에 구동하는 다수의 클라이언트 머신(Client machine);
    상기 각 클라이언트 머신에서 구동되는 상기 세컨드리 VM을 하나의 단일화된 네트워크로 연결시키기 위한 네트워킹 레이어(Networking layer);
    상기 세컨드리 VM의 구동 상태를 모니터링하고, 가상 데이터 센터 시스템의 사용목적에 따라 데이터를 관리하는 것을 포함하여 상기 가상 데이터 센터 시스템을 전반적으로 관리하는 매니지먼트 레이어(Management layer); 및
    상기 매니지먼트 레이어의 관리에 따라 상기 다수의 클라이언트 머신으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축하는 어플리케이션 레이어(Application layer)를 포함하는 가상 데이터 센터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    단일화된 템플릿 가상머신을 이용하여 상기 다수의 클라이언트 머신으로부터 수신한 세컨드리 VM을 모아서 가상 데이터 센터를 구축하는 것을 특징으로 하는 가상 데이터 센터 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가상 데이터 센터 시스템은, 상기 클라이언트 머신이 P2P(peer to peer) 방식으로 연결되어 있는 구조인 것임을 특징으로 하는 가상 데이터 센터 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가상 데이터 센터 시스템은, 하나의 서버에 상기 다수의 클라이언트 머신이 연결되어 있는 마스터/슬레이브(master/slave) 구조인 것임을 특징으로 하는 가상 데이터 센터 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세컨드리 VM은, 하나 이상의 VM을 포함하는 것임을 특징으로 하는 가상 데이터 센터 시스템.
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