KR101256916B1 - 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법 및 그 시스템 - Google Patents

클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
제1 단계에서는 모바일 노드에서 서비스 품질 및 리소스 정보를 수집한다. 제2 단계에서는 상기 모바일 노드가 관리서버로 상기 모바일 노드의 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송한다. 제3 단계에서는 상기 관리서버가 수집된 정보를 이용하여 서비스 인스턴스 수준 품질, 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 산출한다. 제4 단계에서는 상기 관리서버가 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단한다. 제5 단계에서는 상기 관리서버가 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 품질 관리 프로세스를 선정한다. 제6 단계에서는 상기 관리서버가 상기 선정된 품질관리 프로세스를 실행시킨다.
본 발명에 따르면 서비스의 품질 저하를 여러 가지 원인에 따라 분류하고, 해당 분류에 따라 원인 분석이 가능한 형태로 모바일 컴퓨팅 자원의 품질과 클라우드 컴퓨팅 환경의 서비스 품질(QoS) 정보를 수집함으로써 구체적인 품질 저하 원인에 능동적이고도 효율적으로 대응할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

Description

클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법 및 그 시스템{Method for quality measurement of mobile device increasing QoS in cloud-based infrastructure and the system thereby}
본 발명은 클라우드 서비스 품질 향상을 위한 모바일 디바이스 품질 관리 및 판단 방법과 그에 따른 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한정된 모바일 컴퓨팅 자원을 효과적으로 이용하여 모바일 컴퓨팅 환경의 품질을 측정 및 판단을 통하여 관리하는 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
모바일 컴퓨팅은 중앙연산처리장치(CPU), 메모리 등 독립적인 시스템을 구성하며 높은 휴대성과 이동성을 가지고 네트워크를 통하여 타 컴퓨터 시스템과 연결된다. 하지만 휴대성, 이동성을 위한 소형화의 결과로 일반 데스크탑 컴퓨터나 서버용 컴퓨터에 비하여 성능이 떨어진다.
최근 이러한 모바일 컴퓨팅의 성능상 한계를 고려하여 모바일 어플리케이션의 일부 기능을 모바일 디바이스가 아닌 외부에 위치시키는 서버 기반 모바일 어플리케이션과 서비스 기반 모바일 어플리케이션에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 연구는 크게 네트워크 및 서비스의 품질 측정에 관한 영역, 측정된 품질을 분석하는 기술에 관한 영역, 분석된 결과를 토대로 네트워크 및 서비스의 품질을 향상시키는 기술에 관한 영역으로 나누어 볼 수 있다.
신뢰성 있는 분석 결과와 그에 따른 서비스 품질 향상에 관한 효율적인 대응을 위해서는 모바일 컴퓨팅 환경을 포함하는 네트워크 품질과 서비스 품질을 효과적으로 수집하여야 한다. 다만 이러한 네트워크 품질 및 서비스 품질의 수집에도 모바일 컴퓨팅의 한정된 자원을 소모하게 되므로 품질의 수집에 관여하는 자원을 최소화하고 프로세스를 최적화하는 것이 중요하다.
Liangzhao의 연구에서는 웹서비스의 서비스 품질(QoS) 감지 방법을 제안하고 있다. 이 미들웨어는 웹서비스 혹은 복합 웹 서비스의 품질을 평가하여 좋은 품질의 웹서비스를 선택한다. 하지만 평가한 품질의 가시화와 웹서비스를 제공하고 있는 디바이스와 그 웹서비스를 사용하고 있는 디바이스에 대한 정보의 부재로, 평가된 품질에 대한 원인 분석이 어렵다. 이에 관하여 "Liangzhao Zeng, Benatallah, B., Ngu, A.H.H., Dumas, M., Kalagnanam, J., and Chang, H., Qos-aware middleware for Web Service composition," IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 30, No. 5, pp.311-327, 2004." 에 기재되어 있다.
La의 연구에서는 서비스 제공 환경과 서비스 이용환경이 안정적으로 운영될 수 있는 컴퓨팅 시스템 환경의 자율 안정을 위한 서비스 기반 모바일 컴퓨팅 에코시스템을 연구하였다. 안정적인 시스템 환경을 유지하기 위한 품질 측정 방법을 통하여 자율 안정 시스템의 구조를 제안하고 실험하였다. 하지만 자율안정을 위한 시스템 모니터링에 대한 구체적으로 다루고 있지 않다. 이는 "Hyun Jung La, Jeong Ran Jang and Soo Dong Kim, "Self-Stabilizing Ecosystem for Service-based Mobile Computing ,"To appear In Proceedings of the 8th IEEE International Conference on e-Business Engineering (ICEBE 2011)" 에 기재되어 있다.
본 발명의 과제는 품질 저하가 발생하는 경우 그 원인을 명확히 분석 가능할 수 있는 형태로 모바일 컴퓨팅 자원의 품질과 클라우드 컴퓨팅 환경의 서비스 품질(QoS)를 수집하는 방법과 수단을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 과제는 한정된 모바일 컴퓨팅 자원을 효율적으로 이용하여 디바이스 품질 및 클라우드 컴퓨팅 환경의 서비스 품질(QoS)을 측정하는 방법 및 수단을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
제1 단계에서는 모바일 노드에서 서비스 품질 및 리소스 정보를 수집한다.
제2 단계에서는 상기 모바일 노드가 관리서버로 상기 모바일 노드의 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송한다.
제3 단계에서는 상기 관리서버가 수집된 정보를 이용하여 서비스 인스턴스 수준 품질, 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 산출한다.
제4 단계에서는 상기 관리서버가 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단한다.
제5 단계에서는 상기 관리서버가 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 서비스 품질 관리활동을 선정하고, 그에 따른 품질 관리 프로세스를 선정한다.
제6 단계에서는 상기 관리서버가 상기 선정된 품질관리 프로세스를 실행시킨다.
또한 제5 단계에서는 적어도 하나 이상의 품질관리 프로세스를 선정하고, 상기 선정된 품질관리 프로세스가 복수개인 경우 각 품질관리 프로세스의 순서를 결정할 수 있다.
또한 상기 품질관리 프로세스는 서비스 이주, 서비스 복제 및 자원 해제 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한 제3 단계에서는 상기 인스턴스 수준의 품질이 서비스 인스턴스가 특정 기능을 수행하는데 걸린 평균 시간 및 서비스 인스턴스가 특정 기능을 수행하는데 걸린 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답시간 속성과, 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 평균값 및 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출될 수 있다.
또한 제3 단계에서는 상기 서비스 타입 수준의 품질이 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 평균 및 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답시간 속성과, 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 평균 및 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 표준편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출될 수 있다.
또한 제3 단계에서는 상기 형상 수준의 품질이 현재 형상의 평균 응답 시간 및 현재 형상의 응답 시간의 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답 시간 속성과, 현재 형상의 평균 기능 처리량 및 현재 형상 처리량에 대한 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출될 수 있다.
또한 제5 단계에서는 서비스 타입 수준 및 형상 수준 각각에 대하여 품질 최저 임계치 및 품질 최고 임계치를 기준으로 품질 저하 상태, 정상 상태 및 품질 과잉 상태로 구분하여 평가할 수 있다.
나아가 상기 서비스 타입 수준에서는 서비스 수준 계약서(Service Level Agreement, SLA)에 명세된 품질 최고 임계치 및 품질 최저 임계치를 이용하여 품질을 평가할 수 있다.
한편, 상기 형상 수준에서는 관리자에 의하여 기 등록된 품질 최고 임계치 및 품질 최저 임계치를 이용하여 품질을 평가할 수 있다.
또한 제1 단계에서는 서비스를 제공하는 스테이션 노드에서 리소스 정보를 수집할 수 있다. 이 경우 제2 단계에서 상기 관리 서버는 상기 스테이션 노드로부터 리소스 정보를 더 전달받는다. 나아가 상기 제4 단계에서는 상기 스테이션 노드의 리소스 정보를 고려하여 상기 품질향상 프로세스의 목적 대상 스테이션 노드를 선정할 수 있다.
또한 상기 모바일 노드는 주기적으로 서비스 품질 및 디바이스 환경 정보를 주기적으로 측정할 수 있다. 나아가 제1 단계에서 상기 모바일 노드는 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보를 기 측정된 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보와의 차이값을 산출할 수 있다. 이 경우 제2 단계에서 상기 모바일 노드는 상기 차이값이 기 설정된 문턱치보다 큰 경우에만 상기 관리서버로 상기 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송한다.
복수의 모바일 노드와 서비스를 제공하는 스테이션 노드와 관리서버를 구비하는 클라우드 서비스 시스템에 있어서 본 발명에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 품질 관리을 위한 시스템은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
상기 관리서버는 품질 평가 수단, 품질관리계획 수립수단 및 품질관리활동 실행수단을 포함한다.
품질 평가 수단은 상기 모바일 노드로부터 전송된 서비스 품질(QoS) 및 리소스 정보로부터 서비스 인스턴스 수준의 품질, 서비스 타입 수준의 품질 및 형상 수준의 품질을 산출하고, 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단한다.
품질관리계획 수립수단은 상기 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 품질 관리 프로세스를 선정하고, 해당 프로세스의 대상 노드 및 목적 노드를 선정한다.
품질관리활동 실행수단은 상기 품질관리계획 수립수단에 의하여 선정된 대상 노드, 품질 관리 프로세스 및 목적 노드에 따라 품질관리 활동을 실행시킨다.
또한 상기 모바일 노드는 서비스를 제공하는 노드까지의 응답시간을 측정하여 해당 서비스의 서비스 품질(QoS)을 측정하는 응답시간 측정수단을 구비할 수 있다.
또한 상기 모바일 노드 및 상기 스테이션 노드 중 적어도 어느 하나는 해당 노드의 CPU 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 대역폭, 배터리 량 중 적어도 어느 하나를 더 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면 서비스의 품질 저하를 여러 가지 원인에 따라 분류하고, 해당 분류에 따라 원인 분석이 가능한 형태로 모바일 컴퓨팅 자원의 품질과 클라우드 컴퓨팅 환경의 서비스 품질(QoS) 정보를 수집함으로써 구체적인 품질 저하 원인에 능동적이고도 효율적으로 대응할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 한정된 모바일 컴퓨팅 자원을 효율적으로 이용하여 디바이스 품질 및 클라우드 컴퓨팅 환경의 서비스 품질(QoS)을 측정함으로써 서비스 품질 향상 프로세스가 서비스 자체의 품질에 미치는 영향을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 서비스 품질(QoS) 자율 관리 프로세스를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 관리 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 모바일 노드 에이전트의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 스테이션 노드 에이전트의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 관리서버의 모습을 나타내는 블록도이다.
도 6은 일 실시예 따른 서비스 수준 품질 및 형상 수준의 품질의 분류 상태를 나타내는 그래프이다.
도 7는 일 실시예에 따른 개념적 서비스 품질 관리활동을 나타내는 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 구체적 서비스 품질 관리활동을 나타내는 블록도이다.
도 9은 일 실시예에 따른 품질 측정 프로세스를 나타내는 순서도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 품질 모니터링 및 관리 프로세스를 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.
한편, 이하에서 서비스 타입이라 함은 다수의 인스턴스를 포함하는 하나의 서비스 자체를 말하며, 형상이라 함은 전체 관리 대상이 되는 다수의 서비스 타입과 모바일 앱(어플리케이션)을 의미한다.
동적 모바일 생태계(Dynamic Mobile Ecosystem, DME)는 모바일 환경에서 모바일 어플리케이션과 서비스, 노드들이 일정한 수준의 품질을 유지하기 위해서 실시간으로 품질이 측정되고, 동적으로 전체 환경이 관리되는 시스템을 의미한다. 도 1에 서비스 품질(QoS) 자율 관리 프로세스의 흐름을 도시하였다. 서비스 품질 자율 관리 프로세스는 크게 형상의 품질을 평가하고, 품질관리의 필요성이 있는 경우에는 품질향상 계획을 수립한다. 이후 수립된 품질향상 계획에 따라 품질향상 활동을 수행하여 형상을 재구성하게 된다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 시스템의 전체적인 모습을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 시스템의 모습을 나타내는 블록도이다.
클라우드 서비스가 제공되는 네트워크(10) 상에는 관리서버(100), 모바일 노드(200) 및 스테이션 노드(300)가 구비된다. 모바일 노드(200)는 클라우드 서비스를 제공받는 노드를 의미하며, 클라우드 서비스를 이용하기 위한 서비스 앱(220)과 서비스 품질관리를 위한 모바일 노드 에이전트(210)를 구비한다. 스테이션 노드(300)는 클라우드 서비스를 제공하는 역할을 하는 구성으로서 서비스 제공을 위한 다수의 인스턴스가 포함된 서비스 제공 수단(320)과, 서비스 품질관리를 위한 스테이션 노드 에이전트(310)를 구비한다. 한편, 관리서버(100)는 모바일 노드(200) 및 스테이션 노드(300)를 포함한 전체 형상의 품질을 관리하기 위한 관리 매니저(110)와 각종 품질 데이터 등이 저장되는 데이터 저장부(130)를 구비한다. 이하에서는 구체적인 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법을 해당 구성과 함께 설명한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드 에이전트를 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 모바일 노드 에이전트의 모습을 나타내는 블록도이다.
모바일 노드 에이전트(210)는 품질을 측정하기 위한 측정수단(211)을 구비한다. 모바일 노드 에이전트(210)의 측정수단(211)으로 리소스 측정수단(2111)과 응답시간 측정수단(2112)가 구비된다. 리소스 측정수단(2111)은 해당 노드 디바이스의 리소스 사용 상태를 측정한다. 리소스 측정수단은 해당 노드의 CPU 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 대역폭, 배터리 량 등을 측정한다. 응답시간 측정수단(2112)은 서비스의 응답시간을 측정한다.
한편, 동적 모바일 생태계(DME)의 상태는 시스템의 품질을 의미하며 이를 측정하기 위한 품질 모델이 필요하다. 따라서 소프트웨어의 품질을 객관적이고 정량적으로 측정할 수 있고, 품질 모델의 표준으로 인정 받고 있는 ISO 9126[7]을 사용하여 모니터링 품질 모델을 결정한다.
DME는 전체 시스템이 일정 이상의 성능을 유지하기 위한 시스템 운영 방식을 취하고 있기 때문에, 성능이 최우선적으로 고려되어야 한다. 본 발명에서는 성능과 밀접한 관련이 있는 효율성(Efficiency)을 품질 모델로 정하고, 소비시간(Time consumption)과 자원 효율성(Resource utilization) 속성을 정의한다. 특히 소비시간의 속성으로 응답시간(RT)을 선택하였다. 응답시간은 어플리케이션이 요구하는 서비스를 요청하는 시간부터 서비스 수행이 끝나고 결과를 어플리케이션으로 전송할 때 까지 소요되는 시간을 의미한다. 각 속성들의 메트릭은 아래의 표 1에 도시하였다. 자원 효율성으로는 CPU 사용량, 메모리 사용량, 배터리 량, 네트워크 대역폭이 있다.
<표 1>
Figure 112011099822286-pat00001
품질정보 전송수단(212)은 측정수단(211)으로부터 측정된 서비스 품질 정보와 리소스 정보를 주기적으로 관리서버(100)에 전송한다. 다만 해당 노드 및 네트워크의 리소스 점유를 최소화 하기 위하여 품질정보 전송수단(212)은 측정된 서비스 품질 정보와 리소스 정보를 품질정보 저장부(213)에 지속적으로 저장한다. 이 후 측정된 서비스 품질 정보와 리소스 정보를 관리서버에 전송하기 전에 이전의 품질 정보와 비교하여 그 차이가 관리자에 의하여 미리 설정된 문턱치 이상의 차이가 날 경우에만 해당 서비스 품질 정보와 리소스 정보를 관리서버로 전송한다. 한편, 품질 제어수단(214)은 관리서버에서 수립된 품질관리 활동 계획에 따라 품질관리 활동의 수행을 중재하는 역할을 한다.
도 4를 참조하여 스테이션 노드 에이전트를 설명한다. 도 4는 일 실시예에 따른 스테이션 노드 에이전트의 모습을 나타내는 블록도이다.
스테이션 노드 에이전트(310)는 모바일 노드 에이전트와 유사한 기능을 한다. 다만, 서비스의 제공측에 속하기 때문에 응답시간을 측정할 필요가 없고, 리소스 측정수단(311)을 구비하여 해당 스테이션 노드의 리소스를 측정하게 된다. 이외 품질정보 전송수단(312) 및 품질 제어수단(314)은 앞서 설명한 모바일 노드 에이전트의 품질 정보 전송수단 및 품질 제어수단(314)과 유사한 역할을 하게 된다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 관리서버에 대하여 설명한다. 도 5는 일 실시예에 따른 관리서버의 모습을 나타내는 블록도이고, 도 6은 일 실시예 따른 서비스 수준 품질 및 형상 수준의 품질의 분류 상태를 나타내는 그래프이다. 또한 도 7는 일 실시예에 따른 개념적 서비스 품질 관리활동을 나타내는 블록도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 구체적 서비스 품질 관리활동을 나타내는 블록도이다.
관리서버(100)는 앞서 설명한 바와 같이 관리 매니저(110)와 데이터 저장부(130)를 구비한다. 관리 매니저(110)는 앞서 설명한 모바일 노드 에이전트와 스테이션 노드 에이전트로부터 서비스 품질 및 리소스 정보를 전달받아 품질을 평가하고 이에 대응하여 품질관리 계획을 수립하는 구성이다.
품질정보 수집수단(111)은 모바일 노드 및 스테이션 노드로부터 서비스 품질 정보 및 리소스 상태 정보를 전달받는다.
품질 평가 수단(112)은 모바일 노드로부터 전송된 서비스 품질 및 리소스 상태 정보로부터 서비스 인스턴스 수준의 품질, 서비스 타입 수준의 품질 및 형상 수준의 품질을 평가항목 별로 산출하고, 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단한다.
품질 평가 항목은 서비스 인스턴스 수준의 효율성, 서비스 타입 수준의 효율성 및 전체 형상 수준의 효율성 세 가지로 세분화 될 수 있다.
먼저 서비스 인스턴스 수준의 효율성은 응답 시간(RT) 속성과 처리량(TP) 속성으로 구분할 수 있다. 응답 시간(RT)의 속성을 갖는 평가 항목은 AVG_RTServiceInstance (Sj k)와 SD_RTServiceInstance(Sj k)이다. AVG_RTServiceInstance (Sj k)은 서비스 인스턴스가 기능을 수행하는데 걸린 평균 시간을 의미하며, SD_RTServiceInstance(Sj k)는 서비스 인스턴스가 기능을 수행하는데 걸린 표준 편차를 의미한다. RT 속성은 0 이상의 값을 갖게 되며 값이 높을수록 낮은 효율성을 나타낸다. 처리량의 속성을 갖는 평가 항목은 AVG_TPServiceInstance(Sj k)와, SD_TPServiceInstance (Sj k)가 있다. AVG_TPServiceInstance(Sj k)는 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 평균을 의미하며, SD_TPServiceInstance (Sj k)는 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 표준 편차를 의미한다. 처리량 속성은 0 내지 1의 값을 갖게 되며, 값이 높을수록 높은 효율성을 나타낸다.
다음으로 서비스 타입 수준의 효율성도 마찬가지로 응답시간과 처리량 속성으로 평가한다. 응답시간의 평가항목으로는 AVG_RTServiceType (Sj), SD_RTServiceType (Sj)가 있다. AVG_RTServiceType (Sj)는 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 평균을 의미하며, SD_RTServiceType (Sj)는 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 표준 편차를 의미한다. 처리량의 평가항목으로는 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 평균을 의미하는 AVG_TPServiceType (Sj)와 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 표준편차를 의미하는 SD_TPServiceType (Sj)가 있다. 각 항목이 갖게 되는 값과 그 효율적인 의미는 앞서 설명한 것과 동일하다.
전체 형상 수준의 효율성도 마찬가지로 응답시간 및 처리량의 속성에 따라 평가할 수 있다. 평가 항목으로는 현재 형상의 평균 응답 시간을 의미하는 AVG_RTME, 현재 형상 응답 시간의 표준 편차를 의미하는 SD_RTME, 현재 형상의 평균 기능 처리량을 의미하는 AVG_TPME 및 현재 형상 처리량에 대한 표준 편차를 의미하는 SD_TPME가 있다.
서비스 품질관리 계획수립에 앞서, 먼저 서비스 품질관리 계획에 따라 수행될 서비스 관리 활동의 종류 및 관리 프로세스의 수행 여부의 판단 방법에 대하여 설명한다.
서비스 품질관리 활동은 목적 및 품질 수준의 조합에 의하여 아래의 표 2에 도시된 바와 같이 총 4가지로 나눌 수 있다. 먼저 전체 형상 수준(quality of environment 수준, QoE 수준)에서의 품질 관리 활동으로서 서비스 품질(QoS) 향상 활동과 서비스 품질 안정화 활동이 있다. 다음으로는 서비스 품질 수준에서의 품질 관리 활동으로서 서비스 품질 향상 활동과 서비스 품질 안정화 활동이 있다.
<표 2. QoS 관리 활동의 종류>
Figure 112011099822286-pat00002
여기서 EnhanceEffSME()는 QoE 수준에서 품질 저하 상태인 경우에 수행되는 QoS 품질관리 활동으로서 QoS를 향상시키는데 목적이 있다. EnhanceEffServiceType()는 QoS 수준에서 품질 저하 상태인 경우에 수행되는 QoS 품질관리 활동으로서 QoS를 향상시키는데 목적이 있다. 또한 BalanceEffSME()는 QoE 수준에서 품질 과잉 상태인 경우에 수행되는 QoS 품질관리 활동으로서 QoS 안정화에 그 목적이 있다. 또한 BalanceEffservicetype()은 QoS 수준에서 품질 과잉 상태인 경우에 수행되는 QoS 품질 관리 활동으로서 QoS를 안정화 시키는데 목적이 있다. 예를 들어, EnhanceEffServiceType()은 문제가 되는 서비스 타입의 품질을 향상시키는 것을 목적으로 하며, 이는 해당 서비스 타입을 구현하는 서비스 인스턴스 중 일부 컴포넌트를 다른 노드로 복제하거나 이주 하는 것으로 구현될 수 있다. 이에 관하여는 이후 구체적으로 설명한다.
도 6을 참조하여 품질을 결정하는 방법에 대하여 설명한다. 서비스 타입과 전체 형상에 대한 실시간 품질 판단 기법은 다음과 같이 결정된다. 먼저 전체 형상 수준(quality of environment 수준, QoE 수준)에서의 실시간 품질 판단 기법은 사전에 사용자가 정의한 두 가지 임계치인 품질 최저 임계치와 품질 최고 임계치를 기반으로 다음의 3가지 형태, 즉 정상 상태(normal state), 품질 저하 상태(poor state) 및 품질 과잉 상태(exceeding state)로 정의한다. 정상 상태는 현재 품질이 정상 범위에 있어 어떠한 품질 향상 활동이 취해질 필요가 없는 상태를 의미한다. 품질 저하 상태는 현재 품질이 사용자가 사전에 정의한 품질 최저 임계치보다 낮아 품질이 저하되고 있음을 나타낸다. 이 경우에는 형상 재구성을 통하여 현재 품질을 향상시키는 활동을 수행하여야 한다. 품질 과잉 상태는 현재 품질이 사용자가 사전에 정의한 품질 최고 임계치보다 낮아 현재 품질이 지나치게 좋은 상태임을 암시한다. 이 중 일부 경우에는 자원 과다 사용으로 인해 품질이 과잉 상태에 속하게 되므로, 추가적인 검사를 통하여 자원이 낭비되고 있는지를 판단해야 한다. 한편, 전체 품질이 정상 범위 내에 있다고 하더라도, 일부 서비스는 품질 저하 상태에 있는 경우가 발생할 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위하여, 모바일 환경에서는 품질 향상 필요성에 대한 판단을 QoE 수준 이외에도 서비스 타입 수준에서의 품질 평가를 병행한다.
전체 형상에 대한 품질 값인 AVG_RTME와AVG_TPME에 대한 최고 및 최저 임계치는 대부분 서비스 관리자에 의해 결정이 되며, 서비스 타입에 대한 품질 값인 AVG_RTServiceType (Ti)와 AVG_TPServiceType (Ti)에 대한 최고 및 최저 임계치는 서비스 제공자가 SLA에 기술한 값을 기반으로 결정된다. 즉, QoS 수준 품질 판단에서는 현재 형상을 구성하는 각 서비스 타입에 대한 품질을 서비스 수준 계약서 (Service Level Agreement, SLA)에서 명세된 임계치와 비교하여, 각 서비스 별 품질을 평가하게 된다. QoE 수준과 QoS 수준에서의 품질 판단은 앞서 설명한 바와 같이 모두 사전에 정의한 품질 모델인 응답시간 (RT와 관련된 메트릭)와 처리량(TP와 관련된 메트릭)을 이용하여 결정된다.
처리량과 응답시간 면에서 모두 문턱치(Threshold)값의 범위 내에 위치하는 영역(A1)에서는 품질이 양호한 것으로 판단할 수 있으며, 응답시간이 작고, 처리량이 많은 영역(A2)은 품질 과잉 상태로 판단할 수 있다. 또한 응답시간이 크고, 처리량이 적은 영역(A3)은 품질 부족 상태로 판단할 수 있다. A1 영역 주변의 영역(A4)은 추가적인 조사를 통하여 품질이 상태를 판별할 수 있다.
품질관리계획 수립수단(113)은 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 품질 관리 프로세스를 선정하고, 해당 프로세스의 대상 노드 및 목적 노드를 선정한다. 품질관리계획 수립수단(113)은 개념적인 서비스 품질 관리 계획의 수립과 구체적인 서비스 품질 관리 계획의 두 단계의 과정을 통하여 품질관리계획을 수립하게 된다.
개념적인 품질관리계획 수립 단계에서는 도 7에 도시된 바와 같이 수행하여야 할 서비스 품질 관리 활동을 결정하게 된다. 이 때 서비스 품질 관리 활동은 하나 이상이 포함될 수 있다. 다음으로 복수의 서비스 품질 관리 활동이 포함된 경우에는 서비스 품질 관리활동 간의 순서를 정의한다.
구체적인 QoS 관리 계획 수립 단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이 먼저 문제가 되는 서비스 타입 및 서비스 인스턴스를 결정하고, 다음으로 서비스 품질 관리활동의 구현 방법을 결정한다. 서비스 품질 관리활동의 구현 방법으로는 서비스 컴포넌트 이주, 서비스 컴포넌트 복제, 자원 해제 등이 있다. 마지막으로 각 서비스 품질 관리활동의 구현에 필요한 목적 대상, 즉 목표 타켓을 결정하게 된다.
구체적으로 서비스 이주는 클라이언트와 서비스 간의 물리적 거리가 멀거나, 네트워크의 혼잡도과 같이 응답 시간이 늦어질 때, 다수의 서비스를 동시에 호출하거나 노드가 더 이상 서비스 적재를 감당하기 어렵거나 서비스를 제공하기에 노드 자원이 부족 현상이 일어날 때 효과적으로 적용된다. 서비스 복제는 서비스의 사용량이 급증했을 때, 사용자가 기대하는 SLA에 비해 QoS가 미치지 못했을 경우에 적용된다. 즉, 서비스 사용 빈도의 증가나 QoS 저하의 손실을 줄이기 위해 적용한다.
문제가 되는 서비스가 배치되어 있었던 기존 노드 자체의 성능 또는 자원 상의 결함이 존재하지 않으면 최단경로 알고리즘을 이용하여 결정한 노드에 새롭게 서비스를 복제하고 그렇지 않으면 이주시킨다. 이런 과정을 통하여 새로운 형상 및 이를 구축하기 위한 계획을 수립한다. 위와 같이 서비스 컴포넌트 이주와 서비스 컴포넌트 복제는 현재 문제가 발생한 상황에 따라 결정이 된다.
개념적인 QoS 관리 계획 수립에서 결정된 QoS 관리 활동은 이하의 표 3 내지 표 6에 도시된 바와 같이 구체적인 절차로 실체화된다.
<표 3; EnhanceEffME( )의 실체(Realization) 기법>
Figure 112011099822286-pat00003
표 3을 참조하여 설명하면, 전체 형상 수준에서 QoS 품질을 향상시키기 위하여 순차적으로 각 서비스 타입에 대한 QoS 품질 향상 관리활동을 수행한다.
<표 4; EnhanceEffServiceType(Si)의 실체(Realization) 기법>
Figure 112011099822286-pat00004
한편, 각 서비스 타입 수준에서의 QoS 품질 향상 관리활동은 표 4에 도시된 바와 같이 각 인스턴스에 대하여 이주할 것인지 또는 복제할 것인지를 결정하고, 이후 목적 대상 노드를 결정한 후 결정된 방법과 목적 대상에 따라 품질 관리활동을 수행한다.
<표 5; BalanceEffME( )의 실체(Realization) 기법>
Figure 112011099822286-pat00005
마찬가지로 표 5에 도시된 바와 같이 전체 형상 수준에서의 QoS 품질을 안정화 또는 균형화시키기 위하여 각 서비스 타입에 대하여 순차적으로 QoS 안정화를 수행하게 된다.
<표 6; BalanceEffServiceType(Si)의 실체(Realization) 기법>
Figure 112011099822286-pat00006
또한 각 서비스 타입 수준에서의 QoS 품질 안정화 관리활동은 표 6에 도시된 바와 같이 각 인스턴스에 대하여 이주할 것인지 또는 복제할 것인지를 결정하고, 이후 목적 대상 노드를 결정한 후 결정된 방법과 목적 대상에 따라 자원 해제 등의 품질 관리활동을 수행한다.
품질관리활동 실행수단(114)은 품질관리계획 수립수단(113)에 의하여 선정된 대상 노드, 품질 관리 프로세스 및 목적 노드에 따라 품질관리 활동을 실행, 즉 해당 노드에 품질관리계획에 관련된 실행 정보를 전달한다.
품질정보 표시수단(116)은 각 노드로부터 전송된 데이터를 사용자가 이해하기 쉬운 형태의 사용자 인터페이스로 보여주며, 품질 형상 관리수단(117)은 모니터링되고 수집된 품질 데이터를 저장하거나 요청에 따라 검색하는 역할을 한다. 또한 형상관리 매니저(118)는 이주 및 복제된 서비스를 포함하여 데이터 저장부(130)에 저장된 형상에 관한 데이터를 갱신한다.
도 9를 참조하여 품질 측정 프로세스를 설명한다. 도 9는 일 실시예에 따른 품질 측정 프로세스를 나타내는 순서도이다.
먼저, 모바일 노드에서 서비스 품질 및 리소스 정보를 수집하고, 이를 저장한다(S10) 다음으로 모바일 노드가 관리서버로 모바일 노드의 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송한다. 다만 전송 전에 모바일 노드는 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보를 기 측정된 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보와의 차이값을 산출하고 기 설정된 문턱치와 비교한다(S15). 이 경우 그 결과 차이값이 기 설정된 문턱치보다 큰 경우에만 관리서버로 상기 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송한다(S20)
도 10을 참조하여 품질 모니터링 및 관리 프로세스를 설명한다. 도 10은 일 실시예에 따른 품질 모니터링 및 관리 프로세스를 나타내는 순서도이다.
먼저 관리서버가 수집된 정보를 이용하여 서비스 인스턴스 수준 품질, 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 산출한다(S30). 다음으로 앞서 설명한 바와 같이 관리서버가 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가(S40)하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단한다(S45). 서비스 품질관리가 필요한 경우에는 관리서버가 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 서비스 품질 관리활동을 선정하고(S50), 그에 따른 품질 관리 프로세스를 선정한다(S55). 마지막으로 관리서버가 선정된 품질관리 프로세스에 관한 정보를 해당 노드에 전달함으로써 품질관리 프로세스를 실행시킨다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 측정 방법 및 그 시스템으로 구현될 수 있다.
100: 관리서버 110: 관리 매니저
111: 품질정보 수집수단 112: 품질 평가 수단
113: 품질관리계획 수립수단 114: 품질관리활동 실행수단
116: 품질정보 표시수단 117: 품질 형상 관리수단
118: 형상관리 매니저 130: 데이터 저장부
200: 모바일 노드 211: 측정수단
2111,311: 리소스 측정수단 2112: 응답시간 측정수단
212,312: 품질정보 전송수단 213: 품질정보 저장부
214,314: 품질 제어수단 300: 스테이션 노드
310: 스테이션 노드 에이전트

Claims (16)

  1. 모바일 노드에서 서비스 품질 및 리소스 정보를 수집하는 제1 단계;
    상기 모바일 노드가 관리서버로 상기 모바일 노드의 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송하는 제2 단계;
    상기 관리서버가 수집된 정보를 이용하여 서비스 인스턴스 수준 품질, 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 산출하는 제3 단계;
    상기 관리서버가 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단하는 제4 단계;
    상기 관리서버가 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 서비스 품질 관리활동을 선정하고, 그에 따른 품질 관리 프로세스를 선정하는 제5 단계;
    상기 관리서버가 상기 선정된 품질관리 프로세스를 실행시키는 제6 단계;를 포함하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제5 단계에서는 적어도 하나 이상의 품질관리 프로세스를 선정하고, 상기 선정된 품질관리 프로세스가 복수개인 경우 각 품질관리 프로세스의 순서를 결정하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 품질관리 프로세스는 서비스 이주, 서비스 복제 및 자원 해제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제3 단계에서는 상기 인스턴스 수준의 품질이 서비스 인스턴스가 특정 기능을 수행하는데 걸린 평균 시간 및 서비스 인스턴스가 특정 기능을 수행하는데 걸린 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답시간 속성과, 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 평균값 및 인스턴스가 주어진 시간 내 성공적으로 수행을 마친 기능 호출 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출되는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제3 단계에서는 상기 서비스 타입 수준의 품질이 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 평균 및 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 응답시간의 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답시간 속성과, 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 평균 및 서비스 타입을 구현한 모든 서비스 인스턴스의 처리량의 표준편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출되는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    제3 단계에서는 상기 형상 수준의 품질이 현재 형상의 평균 응답 시간 및 현재 형상의 응답 시간의 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 응답 시간 속성과, 현재 형상의 평균 기능 처리량 및 현재 형상 처리량에 대한 표준 편차 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리량 속성으로 각각 산출되는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    제5 단계에서는 서비스 타입 수준 및 형상 수준 각각에 대하여 품질 최저 임계치 및 품질 최고 임계치를 기준으로 품질 저하 상태, 정상 상태 및 품질 과잉 상태로 구분하여 평가하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 서비스 타입 수준에서는 서비스 수준 계약서(Service Level Agreement, SLA)에 명세된 품질 최고 임계치 및 품질 최저 임계치를 이용하여 품질을 평가하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 형상 수준에서는 관리자에 의하여 기 등록된 품질 최고 임계치 및 품질 최저 임계치를 이용하여 품질을 평가하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    제1 단계에서는 서비스를 제공하는 스테이션 노드에서 리소스 정보를 수집하고,
    제2 단계에서 상기 관리 서버는 상기 스테이션 노드로부터 리소스 정보를 더 전달받는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제10항에 있어서,
    상기 제4 단계에서는 상기 스테이션 노드의 리소스 정보를 고려하여 품질향상 프로세스의 목적 대상 스테이션 노드를 선정하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 노드는 주기적으로 서비스 품질 및 디바이스 환경 정보를 주기적으로 측정하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제12항에 있어서,
    제1 단계에서 상기 모바일 노드는 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보를 기 측정된 측정된 서비스 품질 및 리소스 정보와의 차이값을 산출하고,
    제2 단계에서 상기 모바일 노드는 상기 차이값이 기 설정된 문턱치보다 큰 경우에만 상기 관리서버로 상기 서비스 품질 및 리소스 정보를 전송하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 서비스 품질 관리 방법.
  14. 복수의 모바일 노드와 서비스를 제공하는 스테이션 노드와 관리서버를 구비하는 클라우드 서비스 시스템에 있어서,
    상기 관리서버는,
    상기 모바일 노드로부터 전송된 서비스 품질(QoS) 및 리소스 정보로부터 서비스 인스턴스 수준의 품질, 서비스 타입 수준의 품질 및 형상 수준의 품질을 산출하고, 상기 산출된 서비스 타입 수준 품질과, 형상 수준의 품질을 평가하여 품질 관리 프로세스의 수행 여부를 판단하는 품질 평가 수단;
    상기 품질 관리 프로세스의 수행이 결정된 서비스 타입 및 형상이 수행할 품질 관리 프로세스를 선정하고, 해당 프로세스의 대상 노드 및 목적 노드를 선정하는 품질관리계획 수립수단: 및
    상기 품질관리계획 수립수단에 의하여 선정된 대상 노드, 품질 관리 프로세스 및 목적 노드에 따라 품질관리 활동을 실행시키는 품질관리활동 실행수단:을 포함하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 품질 관리를 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 모바일 노드는 서비스를 제공하는 노드까지의 응답시간을 측정하여 해당 서비스의 서비스 품질(QoS)을 측정하는 응답시간 측정수단을 구비하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 품질 관리를 위한 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 모바일 노드 및 상기 스테이션 노드 중 적어도 어느 하나는 해당 노드의 CPU 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 대역폭, 배터리 량 중 적어도 어느 하나를 더 측정하는 상기 리소스 측정수단을 구비하는 클라우드 서비스 및 모바일 컴퓨팅 환경의 품질 관리를 위한 시스템.
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