KR101117402B1 - 고성능 클러스터를 제공하는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법 - Google Patents

고성능 클러스터를 제공하는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법 Download PDF

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Abstract

고성능 클러스터를 제공하는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법을 개시한다. 가상화 서비스 관리 시스템은 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장하는 노드 이미지 저장부, 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링하는 모니터링부 및 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 상기 자원 상태에 기초하여 상기 복수의 물리 노드 중 둘 이상이 물리 노드에서 적어도 하나의 가상 노드를 생성하도록 제어하는 물리 노드 제어부를 포함한다. 이때, 상기 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 상기 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재된다.
Figure R1020090082537
가상화, 클러스터, 분산 메모리, 병렬 처리

Description

고성능 클러스터를 제공하는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법{VIRTUALIZED SERVICE MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD AND VIRTUALIZED SERVICE SYSTEM AND VIRTUALIZED SERVICE PROVIDING METHOD FOR PROVIDING HIGH-PERFORMANCE CLUSTER}
본 발명의 실시예들은 고성능 클러스터를 제공하는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법에 관한 것이다.
수퍼컴퓨터의 우수한 성능에도 불구하고 수퍼컴퓨터가 가지고 있는 보유 및 운영에 관한 단점을 해결하고자 하는 연구가 최근 수행되었는데, 그 중 하나가 클러스터(Cluster) 개념이다. 클러스터란 여러 대의 컴퓨터를 네트워크를 통해 연결하여 하나의 단일 컴퓨터처럼 동작하도록 제작한 컴퓨터를 말한다.
이러한 클러스터로 구성된 컴퓨터가 수퍼컴퓨터와 대등한 성능을 발휘하기 위해서 여러 대의 컴퓨터가 단일 컴퓨터로 동작하도록 관리해야 하며, 각 노드간에 데이터 교환이 가능하도록 설정 해야한다. 이러한 환경이 갖추어지면 어느 한 노드에서 다른 노드의 프로세스를 실행할 수 있도록 RSH(Remote Shell)이 작동할 수 있도록 해야 한다.
또한 메시지 전달 인터페이스(Message Passing Interface, MPI) 데몬을 사용한 병렬 구조의 프로그램을 작성하여 실행시켜야 한다. 서버에서 병렬 프로그램을 실행하게 되면 메시지 전달 인터페이스 데몬은 네트워크를 통해 각 노드로 작업을 분할하여 보내주며, 각 노드는 할당받은 작업을 처리하고 네트워크를 통해 결과를 서버에 돌려주게 된다.
서버는 노드로부터 받은 결과를 조합하여 하나의 결과로 만들고 그 결과를 출력하게 된다. 예를 들어 4대의 노드로 구성된 클러스터에서 1부터 n까지 더하는 병렬 프로그램을 실행할 경우, 실행중인 메시지 전달 인터페이스 데몬은 프로세스를 노드 수만큼 분할하여 각 노드에 작업을 할당하며, 작업을 할당받은 노드는 작업을 처리하여 결과를 서버에 돌려주고, 서버는 각 결과를 다시 조합하여 1에서 n까지 더한 결과를 출력하게 된다.
그러나, 이러한 기존 고성능 클러스터 자원은 그 목적의 성격으로 인해 용도가 한정되어 있으며 사용자도 고성능 자원을 필요로 하는 소수로 제한되었다. 또한, 슈퍼컴퓨터와 고성능 클러스터를 자체 구축하는 경우, 초기비용이 많이 들고 하드웨어 노화로 인해 교체 비용도 구축/운용자가 부담하게 된다. 본 명세서에서는, 효율적으로 자원을 활용할 수 있는 가상화 서비스 제공 시스템 및 방법이 제안된다.
개방적인 가상화 환경을 이용하여 고성능 클러스터 환경을 제공함과 동시에 유휴 상태에서는 일반 가상화 서비스를 제공하여 효율적으로 자원을 활용할 수 있는 가상화 서비스 관리 시스템 및 방법 그리고 가상화 서비스 시스템 및 가상화 서비스 제공 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 관리 시스템은 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장하는 노드 이미지 저장부, 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링하는 모니터링부 및 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 자원 상태에 기초하여 복수의 물리 노드 중 둘 이상이 물리 노드에서 적어도 하나의 가상 노드를 생성하도록 제어하는 물리 노드 제어부를 포함한다. 이때, 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 마스터 노드에서 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동될 수 있고, 슬레이브 노드가 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축될 수 있다. 이때, 프로그램은 메시지 전달 인터페이스(Message Passing Interface, MPI) 데몬(daemon)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 가상화 서비스 관리 시스템은 병렬 처리하기 위한 사용자 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부를 더 포함할 수 있다. 이때, 사 용자 프로그램은 마스터 노드로 다운로드 되고, 슬레이브 노드에서 병렬 처리될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 마스터 노드는 사용자 프로그램에 따른 연산을 슬레이브 노드에 분배하여 병렬 처리하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 연산에 대한 정보가 분배될 수 있고, 연산의 결과에 대한 정보가 전달될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 병렬 처리의 연산 결과는 프로그램 저장부에 저장될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 자원 정보는 CPU 개수, 메모리 크기, 가상 노드의 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 관리 방법은 가상화 서비스 관리 시스템의 노드 이미지 저장부에서 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장하는 단계, 가상화 서비스 관리 시스템의 모니터링부에서 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링하는 단계 및 가상화 서비스 관리 시스템의 물리 노드 제어부에서 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 자원 상태에 기초하여 복수의 물리 노드 중 둘 이상이 가상 노드를 생성하도록 제어하는 단계를 포함한다. 이때, 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재된다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 시스템은 가상화 서비스 관리 시 스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성하는 가상 노드 생성부 및 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 가상 노드에 적재하는 노드 이미지 적재부를 포함한다. 이때, 가상 노드 중 마스터 노드 이미지가 적재된 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축된다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 제공 방법은 가상화 서비스 시스템의 가상 노드 생성부에서 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성하는 단계 및 가상화 서비스 시스템의 노드 이미지 적재부에서 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 가상 노드에 적재하는 단계를 포함한다. 이때, 가상 노드 중 마스터 노드 이미지가 적재된 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축된다.
가상화를 통해 슈퍼컴퓨터와 고성능 클러스터를 자체 구축하기 위한 많은 초기비용과 하드웨어 노화로 인한 교체 비용 등을 인프라 제공자가 부담하고, 가상화 클러스터 이용자는 이용량에 대한 요금만 지불함으로써, 자원을 경제적으로 이용할 수 있다.
가상화 환경을 통해 인프라 제공자가 전문 인력을 상비 운용하게 됨으로써, 가상화 클러스터 이용자는 이용량에 대한 요금 지불만으로 고성능 클러스터를 이용할 수 있게 되고, 가상화에 따라 문제 발생 시 쉽게 초기화하여 다시 사용하는 것이 가능해질 수 있다.
개방적인 가상화 환경을 이용하여 고성능 클러스터 환경을 제공함과 동시에, 유휴 상태에서는 일반 가상화 서비스를 제공할 수 있어 효율적으로 자원을 활용할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 시스템 및 가상화 서비스 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다. 도 1은 본 실시예에 따른 가상화 서비스 관리 시스템(110) 및 복수의 물리 노드인 N개의 가상화 서비스 시스템(120)을 나타내고 있다. 이때, 가상화 서비스 관리 시스템(110)은 사용자의 요청에 따른 자원에 따라 N개의 가상화 서비스 시스템(120)으로부터 자원을 확보하고, 확보된 자원에 따라 N개의 가상화 서비스 시스템(120)에서 필요한 만큼의 가상 노드를 생성하도록 제어할 수 있다. 이때, 생성된 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 동작하고, 나머지는 슬레이브 노드로서 동작하여 사용자가 처리하고자 하는 프로그램을 병렬 처리함으로써, 고성능의 클러스터를 제공할 수 있게 된다. 이때, 각각의 가상화 서비스 시스템에서는 성능 최적화를 위해 최소 개의 가상 노드가 생성되도록 할 수 있다. 예를 들어, M개의 가상화 서비스 시스템이 존재하고, M개의 가상 노드를 생성할 필요가 있는 경우, 하나의 가상화 서비스 시스템에서 여러 개의 가상 노드를 생성하지 않고, M개의 가상화 서비스 시스템에서 각각 하나의 가상 노드를 생성하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 물리 노드에서 가상 노드를 생성하고 마스터 노드를 통해 슬레이브 노드를 제어하여 사용자가 요청하는 자원에 따른 가상 시스템을 제공할 수 있다. 즉, 고성능 클러스터의 구축에 대한 비용은 인프라 제공자가 부담하고, 사용자는 단지 이용량에 대한 요금만을 지불하여 경제적으로 고성능 클러스터를 이용할 수 있다. 이러한 가상화 서비스 관리 시스템(110) 및 복수의 물리 노드에 대해서는 이후 도 2 내지 도 7을 통해 더욱 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시예에 따른 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 노드 이미지 저장부(210), 모니터링부(220), 물리 노드 제어부(230) 및 프로그램 저장부(240)를 포함할 수 있다.
노드 이미지 저장부(210)는 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장한다. 여기서, 마스터 노드 이미지는 이후 생성될 가상 노드가 마스터 노드로서 동작하도록 하기 위해 해당 가상 노드에 적재되는 데이터를, 슬레이브 노드 이미지는 가상 노드가 슬레이브 노드로서 동작하도록 하기 위해 해당 가상 노드에 적재되는 데이터를 각각 의미할 수 있다.
모니터링부(220)는 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링한다. 즉, 모니터링부(220)는 복수의 물리 자원 각각에 대해 메모리 크기나 개별 CPU 개수, 또 는 생성 가능한 가상 노드의 수 등의 정보를 모니터링할 수 있다.
물리 노드 제어부(230)는 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 자원 상태에 기초하여 복수의 물리 노드 중 둘 이상이 물리 노드에서 적어도 하나의 가상 노드를 생성하도록 제어한다. 이때, 사용자로부터 수신된 자원 정보는 CPU 개수, 메모리 크기, 가상 노드의 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 사용자가 자신이 원하는 클러스터의 구성을 위해 필요한 자원 정보가 수신되면, 물리 노드 제어부(230)는 수신된 자원 정보와 모니터링부(220)에서 모니터링하는 복수의 물리 노드에 대한 자원 상태를 통해 필요한 수의 물리 노드에서 필요한 수만큼의 가상 노드가 생성되도록 해당 물리 노드를 제어할 수 있다.
이때, 생성된 가상 노드들 중 하나는 마스터 노드로서 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재된다. 다시 말해, 물리 노드들에서 가상 노드들이 생성되면, 하나의 가상 노드는 마스터 노드로서 동작하고 나머지 가상 노드들은 슬레이브 노드로서 동작하게 된다. 이 경우, 마스터 노드에서는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동될 수 있고, 슬레이브 노드들이 프로그램에 연결됨으로써 클러스터가 구축될 수 있다. 이때, 이러한 프로그램으로는 메시지 전달 인터페이스(Message Passing Interface, MPI) 데몬(daemon)과 같은 프로그램이 이용될 수 있다.
프로그램 저장부(240)는 병렬 처리하기 위한 사용자 프로그램을 저장한다. 여기서, 사용자 프로그램은 마스터 노드로 다운로드 되고, 슬레이브 노드에서 병렬 처리될 수 있다. 보다 자세하게, 클러스터가 구축되고 나면 마스터 노드는 프로그 램 저장부(240)로부터 사용자 프로그램을 다운로드하고, 사용자 프로그램에 따른 연산을 슬레이브 노드들에 분배하여 병렬 처리하도록 제어할 수 있다. 이때, 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 연산에 대한 정보가 분배되고, 연산의 결과에 대한 정보가 전달될 수 있다.
슬레이브 노드들에서 분배된 연산을 모두 처리하여 병렬 처리의 연산 결과가 생성되면, 이러한 연산 결과는 다시 프로그램 저장부(240)나 별도의 메모리에 저장되어 사용자에게 제공될 수 있다.
이와 같이, 단순히 특정 목적에 따라 클러스터를 구성하고 해당 목적을 위해 시스템의 모든 자원을 사용하는 것이 아니라, 가상화 서비스 관리 시스템(200)에서 복수의 물리 노드에 대한 자원 상태를 모니터링하여 필요한 수의 가상 노드를 생성하게 하고, 마스터 노드에서 슬레이브 노드를 제어하게 함으로써 사용자가 필요로 하는 만큼의 자원만을 경제적으로 제공하고, 남는 자원을 다른 사용자에게 제공할 수 있게 되어 효율적인 자원 관리가 가능해진다. 또한, 고성능 클러스터를 제공함과 동시에 유휴 상태나 자원이 남는 경우에 일반 가상화 서비스를 제공하는 것도 가능해진다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 가상화 서비스 관리 방법은 도 2를 통해 설명한 가상화 서비스 관리 시스템(200)에 의해 수행될 수 있다. 도 3에서는 가상화 서비스 관리 시스템(200)에 의해 각각의 단계가 수행되는 과정을 설명함으로써, 가상화 서비스 관리 방법을 설명한다.
단계(S310)에서 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장한다. 여기서, 마스터 노드 이미지는 이후 생성될 가상 노드가 마스터 노드로서 동작하도록 하기 위해 해당 가상 노드에 적재되는 데이터를, 슬레이브 노드 이미지는 가상 노드가 슬레이브 노드로서 동작하도록 하기 위해 해당 가상 노드에 적재되는 데이터를 각각 의미할 수 있다. 이러한, 단계(S310)은 서비스를 제공하기 위한 전처리 단계일 수 있다.
단계(S320)에서 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 병렬 처리하기 위한 사용자 프로그램을 저장한다. 이러한 사용자 프로그램은 이후 마스터 노드로 전송될 수 있다.
단계(S330)에서 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링한다. 즉, 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 복수의 물리 자원 각각에 대해 메모리 크기나 개별 CPU 개수, 또는 생성 가능한 가상 노드의 수 등의 정보를 모니터링할 수 있다.
단계(S340)에서 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 자원 상태에 기초하여 복수의 물리 노드 중 둘 이상이 가상 노드를 생성하도록 제어한다. 이때, 사용자로부터 수신된 자원 정보는 CPU 개수, 메모리 크기, 가상 노드의 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 사용자가 자신이 원하는 클러스터의 구성을 위해 필요한 자원 정보가 수신되면, 가상화 서비스 관리 시스템(200)은 수신된 자원 정보와 단계(S320)에서 모니터링하는 복수의 물리 노드에 대한 자원 상태를 통해 필요한 수의 물리 노드에서 필요한 수만큼의 가상 노드가 생성되도록 해당 물리 노드를 제어할 수 있다.
이때, 생성된 가상 노드들 중 하나는 마스터 노드로서 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재된다. 다시 말해, 물리 노드들에서 가상 노드들이 생성되면, 하나의 가상 노드는 마스터 노드로서 동작하고 나머지 가상 노드들은 슬레이브 노드로서 동작하게 된다. 이 경우, 마스터 노드에서는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동될 수 있고, 슬레이브 노드들이 프로그램에 연결됨으로써 클러스터가 구축될 수 있다. 이때, 이러한 프로그램으로는 메시지 전달 인터페이스 데몬과 같은 프로그램이 이용될 수 있다.
이때, 클러스터가 구축되면, 단계(S320)에서 설명한 바와 같이 사용자 프로그램은 마스터 노드로 다운로드 되고, 슬레이브 노드에서 병렬 처리될 수 있다. 보다 자세하게, 클러스터가 구축되고 나면 마스터 노드는 가상화 서비스 관리 시스템(200)으로부터 사용자 프로그램을 다운로드하고, 사용자 프로그램에 따른 연산을 슬레이브 노드들에 분배하여 병렬 처리하도록 제어할 수 있다. 이때, 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 연산에 대한 정보가 분배되고, 연산의 결과에 대한 정보가 전달될 수 있다.
슬레이브 노드들에서 분배된 연산을 모두 처리하여 병렬 처리의 연산 결과가 생성되면, 이러한 연산 결과는 다시 가상화 서비스 관리 시스템(200)에 저장되어 사용자에게 제공될 수 있다.
이와 같이, 단순히 특정 목적에 따라 클러스터를 구성하고 해당 목적을 위해 시스템의 모든 자원을 사용하는 것이 아니라, 가상화 서비스 관리 방법에 따라 복수의 물리 노드에 대한 자원 상태를 모니터링하여 필요한 수의 가상 노드를 생성하게 하고, 마스터 노드에서 슬레이브 노드를 제어하게 함으로써 사용자가 필요로 하는 만큼의 자원만을 경제적으로 제공하고, 남는 자원을 다른 사용자에게 제공할 수 있게 되어 효율적인 자원 관리가 가능해진다. 또한, 고성능 클러스터를 제공함과 동시에 유휴 상태나 자원이 남는 경우에 일반 가상화 서비스를 제공하는 것도 가능해진다.
이때, 단계(S310) 내지 단계(S340)는 각각 가상화 서비스 관리 시스템(200)이 포함하는 노드 이미지 저장부(210), 프로그램 저장부(240), 모니터링부(220) 및 물리 노드 제어부(230)에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시예에 따른 가상화 서비스 시스템(400)은 도 1 내지 도 3에서 언급한 물리 노드에 대응하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 가상 노드 생성부(410) 및 노드 이미지 적재부(420)를 포함할 수 있다.
가상 노드 생성부(410)는 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성한다. 여기서, 가상화 서비스 관리 시스템은 도 2 및 도 3을 통해 설명한 가상화 서비스 관리 시스템(200)에 대응될 수 있다. 즉, 가상화 서비스 관리 시스템은 사용자의 요청에 따라 복수의 물리 노드로 가상 노드의 생성을 지시할 수 있고, 복수의 물리 노드 중 하나인 가상화 서비스 시스템(400)에서는 해당하는 수만큼의 가상 노드를 생성할 수 있다.
노드 이미지 적재부(420)는 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 가상 노드에 적재한다. 이때, 상술한 바와 같이 가상화 서비스 시스템(400)은 클러스터를 구성하기 위한 복수의 물리 노드 중 하나로서 만약, 가상화 서비스 시스템(400)에서 마스터 노드가 구성된다면, 가상 노드 생성부(410)에서 생성된 가상 노드 중 적어도 하나에는 마스터 노드 이미지가 적재되어 마스터 노드로서 동작할 수 있다. 이 경우, 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축된다. 여기서, 이러한 프로그램으로는 메시지 전달 인터페이스 데몬과 같은 프로그램이 이용될 수 있다. 또한, 가상화 서비스 시스템(400)에 마스터 노드가 생성되었다면 상기 클러스터 구축에 필요한 프로그램에는 다른 가상화 서비스 시스템에서 생성된 슬레이브 노드가 더 연결될 수도 있다.
반면, 다른 가상화 서비스 시스템에서 마스터 노드가 생성되었다면, 가상화 서비스 시스템(400)에서 생성된 슬레이브 노드들은 마스터 노드가 생성된 가상화 서비스 시스템의 마스터 노드가 구동시킨 프로그램에 연결됨으로써 클러스터가 구축될 수도 있다.
이때, 마스터 노드에는 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 수신되는 사용자 프로그램이 적재될 수 있고, 마스터 노드는 사용자 프로그램에 따른 연산을 슬레이브 노드에 분배하고, 슬레이브 노드에서 병렬 처리하도록 제어할 수 있다. 이 경 우, 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 연산에 대한 정보가 분배되고, 연산의 결과에 대한 정보가 전달될 수 있다.
슬레이브 노드들에서 분배된 연산을 모두 처리하여 병렬 처리의 연산 결과가 생성되면, 이러한 연산 결과는 다시 가상화 서비스 관리 시스템에 저장되어 사용자에게 제공될 수 있다.
이와 같이, 단순히 특정 목적에 따라 클러스터를 구성하고 해당 목적을 위해 시스템의 모든 자원을 사용하는 것이 아니라, 가상화 서비스 시스템의 마스터 노드에서 복수의 슬레이브 노드가 사용자 프로그램에 대한 연산을 분배하여 병렬 처리하도록 제어함으로써, 가상화 환경에서의 고성능 클러스터 제공이 가능해진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 제공 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 가상화 서비스 제공 방법은 도 4를 통해 설명한 가상화 서비스 시스템(400)을 통해 수행될 수 있다. 도 5에서는 가상화 서비스 시스템(400)을 통해 각각의 단계가 수행되는 과정을 설명함으로써 가상화 서비스 제공 방법을 설명한다.
단계(S510)에서 가상화 서비스 시스템(400)은 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성한다. 여기서, 가상화 서비스 관리 시스템은 도 2 및 도 3을 통해 설명한 가상화 서비스 관리 시스템(200)에 대응될 수 있다. 즉, 가상화 서비스 관리 시스템은 사용자의 요청에 따라 복수의 물리 노드로 가상 노드의 생성을 지시할 수 있고, 복수의 물리 노드 중 하나인 가상화 서비스 시스템(400)에서는 해당하는 수만큼의 가상 노드를 생성할 수 있다.
단계(S520)에서 가상화 서비스 시스템(400)은 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 가상 노드에 적재한다. 이때, 상술한 바와 같이 가상화 서비스 시스템(400)은 클러스터를 구성하기 위한 복수의 물리 노드 중 하나로서 만약, 가상화 서비스 시스템(400)에서 마스터 노드가 구성된다면, 가상화 서비스 시스템(400)에서 생성된 가상 노드 중 적어도 하나에는 마스터 노드 이미지가 적재되어 마스터 노드로서 동작할 수 있다. 이 경우, 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축된다. 여기서, 이러한 프로그램으로는 메시지 전달 인터페이스 데몬과 같은 프로그램이 이용될 수 있다. 또한, 가상화 서비스 시스템(400)에 마스터 노드가 생성되었다면 상기 클러스터 구축에 필요한 프로그램에는 다른 가상화 서비스 시스템에서 생성된 슬레이브 노드가 더 연결될 수도 있다.
반면, 다른 가상화 서비스 시스템에서 마스터 노드가 생성되었다면, 가상화 서비스 시스템(400)에서 생성된 슬레이브 노드들은 마스터 노드가 생성된 가상화 서비스 시스템의 마스터 노드가 구동시킨 프로그램에 연결됨으로써 클러스터가 구축될 수도 있다.
이때, 마스터 노드에는 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 수신되는 사용자 프로그램이 적재될 수 있고, 마스터 노드는 사용자 프로그램에 따른 연산을 슬레이브 노드에 분배하고, 슬레이브 노드에서 병렬 처리하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 연산에 대한 정보가 분 배되고, 연산의 결과에 대한 정보가 전달될 수 있다.
슬레이브 노드들에서 분배된 연산을 모두 처리하여 병렬 처리의 연산 결과가 생성되면, 이러한 연산 결과는 다시 가상화 서비스 관리 시스템에 저장되어 사용자에게 제공될 수 있다.
이와 같이, 단순히 특정 목적에 따라 클러스터를 구성하고 해당 목적을 위해 시스템의 모든 자원을 사용하는 것이 아니라, 가상화 서비스 시스템의 마스터 노드에서 복수의 슬레이브 노드가 사용자 프로그램에 대한 연산을 분배하여 병렬 처리하도록 제어함으로써, 가상화 환경에서의 고성능 클러스터 제공이 가능해진다.
이때, 단계(S510) 및 단계(S520)는 각각 가상화 서비스 시스템(400)이 포함하는 가상 노드 생성부(410) 및 노드 이미지 적재부(420)에 의해 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 관리 시스템 및 가상화 서비스 시스템을 이용하여 고성능 클러스터 시스템을 구축한 일례이다. 도 6에서는 가상화 서비스 관리 시스템(610)에서 노드 이미지 저장부(611)와 프로그램 저장부(612)를 포함하고, 복수의 물리 노드(620)에서 각각의 물리 노드로서 제1 가상화 서비스 시스템(621) 내지 제N 가상화 서비스 시스템(624)을 포함하는 모습을 나타낸다. 또한, 도 6에서는 복수의 물리 노드(620)는 가상화 서비스 관리 시스템(610)의 지시에 따라 각각 가상 노드 1-1(625) 내지 가상 노드 N-1(629)를 생성한 모습을 나타낸다.
이때, 가상 노드 1-1(625)가 마스터 노드로 결정되었다면, 제1 가상화 서비스 시스템(621)은 가상화 서비스 관리 시스템(610)의 노드 이미지 저장부(611)로부 터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 수신하여 가상 노드 1-1(625)에 마스터 노드 이미지를 적재하고, 슬레이브 노드 1-2(626)에 슬레이브 노드 이미지를 적재할 수 있다. 또한, 제2 가상화 서비스 시스템(622) 내지 제N 가상화 서비스 시스템(624) 역시 가상화 서비스 관리 시스템(610)의 노드 이미지 저장부(611)로부터 슬레이브 노드 이미지를 수신하여 가상 노드 2-1(627) 내지 가상 노드 N-1(629)에 각각 적재할 수 있다.
노드 이미지가 각각의 가상 노드들에 모두 적재되면, 물리 노드인 가상 노드 1-1(625)는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 구동시켜 다른 가상 노드 1-2(626) 내지 가상 노드 N-1(629)가 메시지 전달 인터페이스 데몬에 연결되도록 하여 클러스터를 구축할 수 있다. 클러스터가 구축되고 나면, 가상 노드 1-1(625)는 가상화 서비스 관리 시스템(610)의 프로그램 저장부(612)에서 사용자 프로그램을 다운로드 받아 클러스터 환경 내에서 구동시킬 수 있다. 이때, 가상 노드 1-1(625)는 사용자 프로그램에 따른 연산을 다른 가상 노드 1-2(626) 내지 가상 노드 N-1(629)에 분배하여 병렬 처리할 수 있다. 즉, 보다 많은 슬레이브 노드에 연산을 분배할수록 더 고성능의 클러스터를 얻을 수 있다.
사용자 프로그램의 구동이 완료되면, 연산의 결과는 가상화 서비스 관리 시스템(610)의 저장 장치, 예를 들어 프로그램 저장부(612)에 저장될 수 있고, 이후 사용자에게 제공될 수 있다. 또한, 복수의 물리 노드(620)는 각각의 가상 노드들의 할당을 해제하여 유휴 자원화 시키고 가상화 서비스가 종료될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 고성능 클러스터를 제공하는 방법을 도시 한 일례이다.
가상화 서비스 관리 시스템은 단계(S701)에서 사용자가 요구하는 자원을 확인하고, 단계(S702)에서 자원이 확인되는 경우 단계(S703)을 수행하고, 자원이 확인되지 않는 경우 지속적으로 단계(701)를 수행하여 사용자가 요구하는 자원을 확인할 수 있다. 단계(S703)에서 가상화 서비스 관리 시스템은 관리하는 각 물리 노드에서 가상 노드를 구성하도록 할 수 있다.
이때, 각각의 물리 노드는 가상화 서비스 시스템에 해당하는 것으로, 각각 자신에게 해당하는 가상 노드를 생성할 수 있다. 이때, 단계(S704)에서는 하나의 가상 노드에서 마스터 노드 이미지를 적재한 후 부팅된다. 이때, 마스터 노드 이미지를 적재한 가상 노드인 마스터 노드는 단계(S705)에서 분산 메모리 클러스터에서의 마스터 노드를 설정하기 위한 스크립트 수행할 수 있다. 또한, 마스터 노드는 단계(S705)에서 수행할 프로그램을 로딩할 수 있다. 보다 자세하게, 마스터 노드는 가상화 서비스 관리 시스템의 프로그램 저장소로부터 수행할 프로그램을 다운로드하여 로딩할 수 있다.
단계(S704)에서 하나의 가상 노드가 마스터 노드 이미지를 적재할 때 단계(S707)에서는 나머지 가상 노드에서 슬레이브 노드 이미지를 적재한 후 부팅될 수 있다. 슬레이브 노드 이미지를 적재한 가상 노드인 슬레이브 노드는 단계(S708)에서 분산 메모리 클러스터에서의 슬레이브 노드를 설정하기 위한 스크립트 수행할 수 있다. 이때, 슬레이브 노드들은 마스터 노드에 연결을 시도하여 고성능 클러스터가 구축될 수 있다. 이러한 고성능 클러스터의 구축은 메시지 전달 인터페이스 데몬 등의 프로그램을 통해 수행될 수 있다.
고성능 클러스터가 구축되고 나면, 단계(S709)에서 각각의 가상 노드들이 분산 메모리 기반의 병렬 프로그램을 수행하게 되고, 단계(S710)에서 연산 결과가 저장될 수 있다. 이때, 이러한 연산 결과는 가상화 서비스 관리 시스템에 저장되어 이후 사용자에게 제공될 수 있다. 마지막으로 단계(S711)에서는 가상 노드의 할당이 해제되어 유휴 자원의 상태가 되고, 가상화 서비스가 종료된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가상화를 통해 슈퍼컴퓨터와 고성능 클러스터를 자체 구축하기 위한 많은 초기비용과 하드웨어 노화로 인한 교체 비용 등을 인프라 제공자가 부담하고, 가상화 클러스터 이용자는 이용량에 대한 요금만 지불함으로써, 자원을 경제적으로 이용할 수 있고, 가상화 환경을 통해 인프라 제공자가 전문 인력을 상비 운용하게 됨으로써, 가상화 클러스터 이용자는 이용량에 대한 요금 지불만으로 고성능 클러스터를 이용할 수 있게 되고, 가상화에 따라 문제 발생 시 쉽게 초기화하여 다시 사용하는 것이 가능해질 수 있다. 또한, 개방적인 가상화 환경을 이용하여 고성능 클러스터 환경을 제공함과 동시에, 유휴 상태에서는 일반 가상화 서비스를 제공할 수 있어 효율적으로 자원을 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 파일 데이터, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되 어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 시스템 및 가상화 서비스 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 관리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 가상화 서비스 제공 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상화 서비스 관리 시스템 및 가상화 서비스 시스템을 이용하여 고성능 클러스터 시스템을 구축한 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 고성능 클러스터를 제공하는 방법을 도시한 일례이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 가상화 서비스 관리 시스템
210: 노드 이미지 저장부
220: 모니터링부
230: 물리 노드 제어부
240: 프로그램 저장부
400: 가상화 서비스 시스템
410: 가상 노드 생성부
420: 노드 이미지 적재부

Claims (15)

  1. 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장하는 노드 이미지 저장부;
    복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링하는 모니터링부; 및
    사용자로부터 수신된 자원 정보 및 상기 자원 상태에 기초하여 필요한 물리 노드의 수와 필요한 가상 노드의 수를 결정하고, 상기 복수의 물리 노드 중 상기 필요한 물리 노드의 수에 따른 물리 노드가 상기 필요한 가상 노드의 수에 따른 가상 노드를 생성하도록 제어하는 물리 노드 제어부
    를 포함하고,
    상기 가상 노드는 적어도 둘 이상 생성되고,
    상기 생성된 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 상기 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재되는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 노드에서 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고,
    상기 슬레이브 노드가 상기 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축되는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로그램은 메시지 전달 인터페이스(Message Passing Interface, MPI) 데몬(daemon)을 포함하는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    병렬 처리하기 위한 사용자 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부
    를 더 포함하고,
    상기 사용자 프로그램은 상기 마스터 노드로 다운로드 되고, 상기 슬레이브 노드에서 병렬 처리되는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 노드는 상기 사용자 프로그램에 따른 연산을 상기 슬레이브 노드에 분배하여 병렬 처리하도록 제어하는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 상기 연산에 대한 정보가 분배되고, 상기 연산의 결과에 대한 정보가 전달되는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 병렬 처리의 연산 결과는 상기 프로그램 저장부에 저장되는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자원 정보는 CPU 개수, 메모리 크기, 가상 노드의 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 가상화 서비스 관리 시스템.
  9. 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성하는 가상 노드 생성부; 및
    상기 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 상기 가상 노드에 적재하는 노드 이미지 적재부
    를 포함하고,
    상기 가상화 서비스 관리 시스템에서 사용자로부터 수신한 자원 정보 및 상기 가상화 서비스 관리 시스템이 모니터링하는 복수의 물리 노드인 복수의 가상화 서비스 시스템들의 자원 상태에 기초하여 상기 지시 받은 수가 결정되고,
    상기 가상 노드 중 상기 마스터 노드 이미지가 적재된 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 상기 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 상기 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축되고,
    상기 가상 노드는 상기 복수의 가상화 서비스 시스템들에서 적어도 둘 이상 생성되는, 가상화 서비스 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클러스터 구축에 필요한 프로그램에는 다른 가상화 서비스 시스템에서 생성된 슬레이브 노드가 더 연결되는, 가상화 서비스 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 노드에는 상기 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 수신되는 사용자 프로그램이 적재되고,
    상기 마스터 노드는 상기 사용자 프로그램에 따른 연산을 상기 슬레이브 노드에 분배하고, 상기 슬레이브 노드에서 병렬 처리하도록 제어하는, 가상화 서비스 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가상 노드간에는 메시지 전달 인터페이스 데몬을 통해 상기 연산에 대한 정보가 분배되고, 상기 연산의 결과에 대한 정보가 전달되는, 가상화 서비스 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 병렬 처리의 연산 결과는 상기 가상화 서비스 관리 시스템에 저장되는, 가상화 서비스 시스템.
  14. 가상화 서비스 관리 시스템에서 가상화 서비스를 관리하는 방법에 있어서,
    상기 가상화 서비스 관리 시스템의 노드 이미지 저장부에서 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지를 저장하는 단계;
    상기 가상화 서비스 관리 시스템의 모니터링부에서 복수의 물리 노드의 자원 상태를 모니터링하는 단계; 및
    상기 가상화 서비스 관리 시스템의 물리 노드 제어부에서 사용자로부터 수신된 자원 정보 및 상기 자원 상태에 기초하여 필요한 물리 노드의 수와 필요한 가상 노드의 수를 결정하고, 상기 복수의 물리 노드 중 상기 필요한 물리 노드의 수에 따른 물리 노드가 상기 필요한 가상 노드의 수에 따른 가상 노드를 생성하도록 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가상 노드는 적어도 둘 이상 생성되고,
    상기 생성된 가상 노드 중 하나는 마스터 노드로서 상기 마스터 노드 이미지가 적재되고, 나머지는 슬레이브 노드로서 슬레이브 노드 이미지가 각각 적재되는, 가상화 서비스 관리 방법.
  15. 가상화 서비스 시스템에서 가상화 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 가상화 서비스 시스템의 가상 노드 생성부에서 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 지시 받은 수만큼의 가상 노드를 생성하는 단계; 및
    상기 가상화 서비스 시스템의 노드 이미지 적재부에서 상기 가상화 서비스 관리 시스템으로부터 마스터 노드 이미지 및 슬레이브 노드 이미지 중 적어도 하나의 노드 이미지를 수신하여 상기 가상 노드에 적재하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가상화 서비스 관리 시스템에서 사용자로부터 수신한 자원 정보 및 상기 가상화 서비스 관리 시스템이 모니터링하는 복수의 물리 노드인 복수의 가상화 서비스 시스템들의 자원 상태에 기초하여 상기 지시 받은 수가 결정되고,
    상기 가상 노드 중 상기 마스터 노드 이미지가 적재된 마스터 노드에는 클러스터 구축에 필요한 프로그램이 구동되고, 상기 슬레이브 노드 이미지가 적재된 슬레이브 노드가 상기 프로그램에 연결되어 클러스터가 구축되고,
    상기 가상 노드는 상기 복수의 가상화 서비스 시스템들에서 적어도 둘 이상 생성되는, 가상화 서비스 제공 방법.
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