KR102032238B1 - 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 컴퓨터 간에 데이터의 공유가 가능하고 이러한 데이터 공유를 통해 컴퓨터의 고장에도 데이터 손실을 막을 수 있도록 하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템은, 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯과 두 개 이상의 외부 PCIe 포트를 포함하는 제1컴퓨터 및 제2컴퓨터; 상기 제1컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제2컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제1 SSD 저장장치; 및 상기 제2컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제1컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제2 SSD 저장장치를 포함하고, 상기 복수의 제1 및 제2 SSD 저장장치마다 상기 제1컴퓨터는 상기 제1 내부 PCIe 정합을 통해, 상기 제2컴퓨터는 상기 제2 외부 PCIe 정합을 통해 각각 상기 SSD 저장장치에 데이터를 중복으로 저장하고 상기 저장된 데이터를 서로 공유한다.

Description

컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템{A COMPUTER SYSTEM FOR DATA SHARING BETWEEN COMPUTERS}

본 발명은 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템에 관한 것으로서, 특히 복수의 컴퓨터 간에 데이터의 공유가 가능하고 이러한 데이터 공유를 통해 컴퓨터의 고장에도 데이터 손실을 막을 수 있도록 하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템에 관한 것이다.

기존의 컴퓨팅 서버에서 사용되는 저장장치들은 디스크 고장에도 데이터 손실이 없는 신뢰성 제공과 서버들 또는 노드들 간에 저장장치의 데이터를 공유하는 수단을 위하여 고성능, 고신뢰성의 고가 외장형 저장 시스템을 사용하였다. 이것은 주로 다수 개의 파이버 채널 포트를 제공하여 서버들과 연결된다.

최근 하드디스크를 대체하는 SSD의 가격이 하락하고 그 용량이 증가하고 있으며, 성능은 하드디스크와 비교할 수 없을 만큼 좋다. 그래서 SDD는 데이크톱 컴퓨터뿐만 아니라 서버에서도 많이 사용되고 있다. SDD는 단순히 중대형 저장 시스템에 하드디스크를 대체하여 설치되기도 하고 서버 또는 노드의 내부에 설치된다.

서버용 SSD는 계속 발전하여 컴퓨팅 노드 내부에 설치되는 고성능 PCIe 인퍼페이스(정합)를 갖는 SSD가 개발되었는데, PCIe SSD는 NVMe SSD라고도 불리며 성능은 DRAM의 성능에 가까울 정도로 발전하였고 기존의 SATA나 SAS 연결방식에 비하여 월등히 우월한 성능을 제공하지만 가격이 비싸고 노드들 간의 데이터 공유가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 컴퓨터가 데이터 저장공간을 공유하려면 고가의 중대형 스토리지 시스템을 사용해야 하고 현재 PCIe SSD는 컴퓨터 간 데이터 공유가 불가능하다.

미국등록특허 제6,978,346호

본 발명은 PCIe SSD와 같은 고성능의 내부 저장장치를 이용하여 컴퓨터 간에 데이터 공유가 가능하도록 하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 내부 및 외부 인터페이스를 갖는 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 컴퓨터 내부에 탑재된 내부 저장장치를 통해 데이터를 공유함으로써 컴퓨터의 고장에도 데이터 손실을 막을 수 있도록 하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 내부 및 외부 인터페이스를 갖는 저장장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 컴퓨터의 외부에서 연결되어 컴퓨터와 외부 PCIe 인터페이스를 통해 컴퓨터 간의 공유가 가능하도록 하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 내부 및 외부 인터페이스를 갖는 저장장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 저장장치를 이용한 컴퓨터 네트워크 시스템을 제공하는데 추가적인 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템은, 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯과 두 개 이상의 외부 PCIe 포트를 포함하는 제1컴퓨터 및 제2컴퓨터; 상기 제1컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제1컴퓨터의 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯 중 하나와 연결되는 제1 내부 PCIe 정합과 상기 제2컴퓨터의 두 개 이상의 외부 PCIe 포트 중 하나에 연결되는 제1 외부 PCIe 정합을 포함하고 상기 제1 내부 PCIe 정합을 통해 상기 제1컴퓨터와 송수신되는 데이터와 상기 제1 외부 PCIe 정합을 통해 상기 제2컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제1 SSD 저장장치; 및 상기 제2컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제2컴퓨터의 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯 중 하나와 연결되는 제2 내부 PCIe 정합과 상기 제1컴퓨터의 두 개 이상의 외부 PCIe 포트 중 하나에 연결되는 제2 외부 PCIe 정합을 포함하고 상기 제2 내부 PCIe 정합을 통해 상기 제2컴퓨터와 송수신되는 데이터와 상기 제2 외부 PCIe 정합을 통해 상기 제1컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제2 SSD 저장장치를 포함하고, 상기 복수의 제1 및 제2 SSD 저장장치마다 상기 제1컴퓨터는 상기 제1 내부 PCIe 정합을 통해, 상기 제2컴퓨터는 상기 제2 외부 PCIe 정합을 통해 각각 상기 SSD 저장장치에 데이터를 중복으로 저장하고 상기 저장된 데이터를 서로 공유한다.

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본 발명에 의하면 종래의 SSD와 같은 고성능 저장장치에 없는 컴퓨터 간의 데이터 공유가 가능하고 고장 감내 기능을 기존의 저장 시스템 구조보다 저렴하게 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 복수의 컴퓨터 간의 데이터 공유를 통해 컴퓨터 고장에도 데이터 손실을 막을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 한 개의 고성능 내부 저장장치를 이용하여 두 컴퓨팅 노드 사이에 저장장치를 공유할 수 있는 외부 및 내부 인터페이스를 갖는 저장장치와 서버 사이의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 두 컴퓨팅 노드가 각각 한 개씩의 내부 저장장치를 내장하여 공유할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 두 컴퓨팅 노드가 각각 두 개씩의 내부 저장장치를 내장하여 공유할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 두 개의 외부 PCIe 인터페이스를 갖는 외장형 SSD를 이용하여 두 컴퓨팅 노드 사이에 저장장치를 공유하는 구조를 도시한 도면이다.

이하에서, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 한 개의 고성능 내부 저장장치를 이용하여 두 컴퓨팅 노드 사이에 저장장치를 공유할 수 있는 외부 및 내부 인터페이스를 갖는 저장장치와 서버 사이의 연결구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에서는 어느 한 컴퓨터가 저장공간을 다른 컴퓨터와 공유하려면 이더넷 같은 상대적으로 느린 네트워크를 사용해야 한다. 종래기술에서 PCIe SSD 또는 NVMe는 컴퓨터 내부에 PCIe 슬롯에 연결된다. 이로써 시스템 버스 수준의 고대역폭의 데이터 입출력이 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 저장장치(120)는 제1컴퓨터(100)의 고대역폭의 버스와 연결되는 내부 정합(121)과, 제2컴퓨터(200)와 연결되는 외부 정합(122)을 갖는다. 제1컴퓨터(100)의 메인보드(110)는 고대역폭의 버스를 보조장치와 연결할 수 있는 내부 슬롯(111)을 제공하고, 이러한 내부 슬롯(111)은 저장장치(120)의 내부 정합(121)과 연결된다.

저장장치(120)는 내부 슬롯(111)을 통하여 제1컴퓨터(100)와 데이터 입출력을 실행하고 외부 정합(122)을 통하여 제2컴퓨터(200)와 데이터 송수신을 수행한다. 저장장치(120)는 내부 정합(121) 및 외부 정합(122)으로부터 송수신된 데이터를 저장하는 저장소(123)를 포함한다. 이로써, 본 발명에 따른 저장장치(120)는 제1컴퓨터(100)와 다른 제2컴퓨터(200) 사이에 데이터 공유가 가능하게 된다.

내부 슬롯(111)과 내부 정합(121)을 연결하는 고대역폭의 버스는 PCIe 버스 또는 이를 대체하는 기능을 갖는 버스가 될 수 있다. 만약, 고대역폭의 버스가 PCIe 버스이면 내부 슬롯(111)은 PCIe 슬롯이 되고, 저장장치(120)는 내부 정합(121)을 통하여 PCIe 카드형으로 메인보드(110)에 삽입될 수 있다.

이러한 저장장치(120)의 외부 정합(122)은 외부 PCIe(External PCIe) 또는 이를 대체하는 기능을 갖는 것이 될 수 있다. 내부 PCIe는 컴퓨터 내부에서 근접 연결만 가능하지만 외부 PCIe는 케이블을 통하여 컴퓨터 외부의 장치와 연결이 가능하게 한다.

제2컴퓨터(200)는 저장장치(120)의 외부 정합(122)과 데이터 송수신이 가능한 외부 포트(240)를 제공한다. 외부 포트(240)는 외부 PCIe를 내부 PCIe로 변환하는 카드를 포함할 수도 있다.

저장소(123)는 플래시 메모리로 구성된 SSD(Solid State Drive)가 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 두 컴퓨팅 노드가 각각 한 개씩의 내부 저장장치를 내장하여 공유할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에서는 대칭적인 구조로서 제1컴퓨터(100)와 제2컴퓨터(200)가 제1저장장치(120)와 제2저장장치(220)를 공유하는 구조의 일 실시 예를 보여준다.

제1컴퓨터(100)는 메인보드(110)를 통하여 내부 슬롯(111)과 외부 포트(140)를 가질 수 있고, 제2컴퓨터(200)도 메인보드(210)를 통하여 내부 슬롯(211)과 외부 포트(240)를 가질 수 있다.

제2저장장치(220)는 제2컴퓨터(200)의 내부 슬롯(211)에 내부 정합(221)으로 연결되고 제2저장장치(220)의 외부 정합(222)은 제1컴퓨터(100)의 외부 포트(140)에 연결되어 있다. 제1저장장치(120)는 제1컴퓨터(100)의 내부 슬롯(111)에 내부 정합(121)으로 연결되고 제1저장장치(120)의 외부 정합(122)은 제2컴퓨터(200)의 외부 포트(240)에 연결되어 있다.

제1저장장치(120)는 제1컴퓨터(100)에 포함되어 있고 제2저장장치(220)는 제2컴퓨터(200)에 포함되어 있다. 하지만, 제1저장장치(120)는 제1컴퓨터(100)와 제2컴퓨터(200)에서 요청된 데이터 입출력을 제1저장소(123)에서 처리하고 제2저장장치(220)도 제1컴퓨터(100)와 제2컴퓨터(200)에서 요청된 데이터 입출력을 제2저장소(223)에서 처리한다.

그러므로 제1컴퓨터(100)와 제2컴퓨터(200)는 제1저장장치(120)와 제2저장장치(220)의 제1 및 제2 저장소(123,223)들을 공유한다.

도 2의 구조에서는 서버 단위 고장에도 데이터 손실을 막는 방법을 가질 수 있다. 제1컴퓨터(100)가 저장하는 데이터를 제1저장장치(120) 및 제2저장장치(220)에 중복으로 저장하고, 제2컴퓨터(200)가 저장하는 데이터도 제1저장장치(120) 및 제2저장장치(220)에 중복으로 저장하므로, 제1컴퓨터(100)가 고장이 나면 제2저장장치(220)에는 제1컴퓨터(100)가 저장한 데이터가 있기 때문에 데이터 손실이 발생하지 않는다. 제2컴퓨터(200)가 고장이 나더라도 같은 방식으로 데이터 손실이 발생하지 않는다.

제1컴퓨터(100)와 제2컴퓨터(200) 사이에 세 개 이상의 저장장치(120,220)가 존재할 수 있고, 이 경우에는 패리티나 리드-솔로몬 코드와 같은 오류 정정 코드를 저장장치들(120,220)에 적용하여 레이드(RAID)처럼 데이터 손실을 막을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 두 컴퓨팅 노드가 각각 두 개씩의 내부 저장장치를 내장하여 공유할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.

도 3과 같이 컴퓨터 한 대 당 두 개 이상의 저장장치(120,130,220,230)가 존재할 때에 컴퓨터들과 저장장치들의 연결 구조를 보여준다.

각 컴퓨터(100,200)는 한 개 이상의 저장장치(120,130,220,230)를 포함한다. 이들 저장장치(120,130,220,230)의 내부 정합(121,131,221,231)은 컴퓨터(100,200)의 내부 슬롯(111,112,211,212)에 연결되고, 저장장치들(120,130,220,230)의 외부 정합(122,132,222,232)은 다른 컴퓨터의 외부 포트(240,241,140,141)에 연결된다.

도 4는 본 발명에 따른 두 개의 외부 PCIe 인터페이스를 갖는 외장형 SSD를 이용하여 두 컴퓨팅 노드 사이에 저장장치를 공유하는 구조를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 외부 저장장치(500,510)가 제1,2 컴퓨터(100,200)의 외부에 존재하는 구조를 보여준다. 도 4의 예시도에는 외부 저장장치(500,510)의 저장소(503,513)를 SSD로 도시하고 있지만, SSD와 같은 고성능 저장장치 또는 이들이 복수 개로 구성될 수 있다.

이들 외부 저장장치(500,510)는 복수의 외부 PCIe(501,502,511,512)를 가지고 있다. 도면에는 일례로 2개의 외부 PCIe를 도시한다. 외부 저장장치(500,510)의 제1 외부 PCIe(501,511)는 제1컴퓨터(100)의 외부 PCIe(150,151)에 연결되고, 제2 외부 PCIe(502,512)는 제2컴퓨터(200)의 외부 PCIe(250,251)에 연결된다. 이때, 제1 및 제2 컴퓨터(100,200)는 각각 외부 저장장치(500,510)와 연결하기 위해 한 개 이상의 외부 PCIe(150,151,250,251)를 포함한다.

이들 두 컴퓨터(100,200)는 외부 저장장치(500,510)를 한 개 이상 포함할 수도 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 판독가능한 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 제1컴퓨터
200 : 제2컴퓨터
110,210 : 메인보드
111,112,211,212 : 내부 슬롯
120,130,220,230 : 내부 저장장치
121,131,221,231 : 내부 정합
122,132,222,232 : 외부 정합
123,223,503,513 : 저장소
140,141,240,241 : 외부 포트
500,510 : 외부 저장장치
501,502,511,512,151,152,250,251 : 외부 PCIe

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11. 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯과 두 개 이상의 외부 PCIe 포트를 포함하는 제1컴퓨터 및 제2컴퓨터;
    상기 제1컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제1컴퓨터의 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯 중 하나와 연결되는 제1 내부 PCIe 정합과 상기 제2컴퓨터의 두 개 이상의 외부 PCIe 포트 중 하나에 연결되는 제1 외부 PCIe 정합을 포함하고 상기 제1 내부 PCIe 정합을 통해 상기 제1컴퓨터와 송수신되는 데이터와 상기 제1 외부 PCIe 정합을 통해 상기 제2컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제1 SSD 저장장치; 및
    상기 제2컴퓨터 내부에 탑재되며 상기 제2컴퓨터의 두 개 이상의 내부 PCIe 슬롯 중 하나와 연결되는 제2 내부 PCIe 정합과 상기 제1컴퓨터의 두 개 이상의 외부 PCIe 포트 중 하나에 연결되는 제2 외부 PCIe 정합을 포함하고 상기 제2 내부 PCIe 정합을 통해 상기 제2컴퓨터와 송수신되는 데이터와 상기 제2 외부 PCIe 정합을 통해 상기 제1컴퓨터와 송수신되는 데이터를 각각 저장하는 복수의 제2 SSD 저장장치를 포함하고,
    상기 복수의 제1 및 제2 SSD 저장장치마다 상기 제1컴퓨터는 상기 제1 내부 PCIe 정합을 통해, 상기 제2컴퓨터는 상기 제2 외부 PCIe 정합을 통해 각각 상기 SSD 저장장치에 데이터를 중복으로 저장하고 상기 저장된 데이터를 서로 공유하는 컴퓨터 간 데이터 공유를 위한 컴퓨터 시스템.
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