KR102301393B1

KR102301393B1 - 서버 블레이드를 이용한 메시 형상의 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치

Info

Publication number: KR102301393B1
Application number: KR1020200168746A
Authority: KR
Inventors: 전인석; 김명진; 박민호; 박성진; 임동현; 김태영
Original assignee: 엠에스엘엠 주식회사
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-09-15

Abstract

본 발명은 서버 블레이드를 이용한 메시 형상의 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 서버 블레이드를 포함하는 블레이드 서버 팜; 서버 블레이드와 연결되어 입출력 장치로 이용되는 하나 이상의 사용자 장치; 및 사용자 장치를 통신망을 통해 서버 블레이드에 연결시키는 제어모듈을 포함하고, 서버 블레이드를 가상이 아닌 실물 클라우드 데스크톱으로 동작시킴으로써, 통상의 로컬 데스크톱을 사용하는 것과 같거나, 그 이상의 속도로 클라우드 데스크톱을 제공하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치에 관한 것이다.

Description

서버 블레이드를 이용한 메시 형상의 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치{Mesh Topology Desktop-as-a-Service Platform device Using The Server Blades of Blade Servers and Desktop Service method}

본 발명은 서비스형 데스크톱(DaaS, desktop as a service)에 관한 것으로, 상세하게는 사용자가 시간, 장소, 그리고 사용하는 장치에 관계없이 사설(private) 클라우드의 데스크톱 또는 공중(public) 클라우드의 데스크톱을 마치 자신의 로컬(local) 데스크톱인 것처럼 사용할 수 있도록 해 주는 정보기술 플랫폼에 관한 것이다.

DaaS(Desktop-as-a-Service)는 클라우드 데스크톱 환경 및 이와 관련된 애플리케이션 소프트웨어와 이들을 이용하는 원격지의 사용자 장치를 논리적으로 분리해 주는 소프트웨어 기술인 데스크톱 가상화 즉, VDI(virtual desktop infrastructure)를 기반으로 구현된다.

VDI(virtual desktop infrastructure)는 일반적으로 데이터 센터에 설치된 대용량 서버에 다수의 가상 머신(virtual machine)을 정의한 후 사용자가 요청할 경우 이들 가상 머신 중 하나를 요청한 사용자에게 배정하는 방식으로 동작한다. 다시 말하면, 클라우드 데스크톱인 가상 머신과 원격지의 사용자 장치가 1:1 형태로 연결되어 동작한다.

VDI는 사용자가 시간, 장소나 장치에 구애받지 않고 가상 머신을 이용할 수 있어 편의성이 뛰어나고, 모든 데이터가 데이터 센터의 서버에 저장되기 때문에 보안성이 우수하지만, 통상의 실물 데스크톱 환경에 비해 성능이 낮고, 구성이 경직돼 있으며, 유지관리에 고급 인력을 필요로 할 뿐만 아니라, 고성능 하드웨어 자원과 고가의 라이센스를 필요로 하는 등의 한계를 갖고 있다.

최근에는 이러한 가상 데스크톱 기반의 DaaS가 갖고 있는 문제를 극복하기 위하여 실제(real) 데스크톱을 활용한 RDaaS가 제안되었으나 이 솔루션은 통상의 독립된 소형 컴퓨터가 갖고 있는 태생적인 한계 즉, 낮은 평균 무고장 시간(Mean Time Between Failure, MTBF) 때문에 24×7×365 기준으로 중단없이 운영되어야 하는 클라우드 환경에는 부적합하다.

한국등록특허공보 제1977726호에는 가상 데스크톱 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 아키텍처(Architecture) 기술이 나타나 있다.

한국등록특허공보 제1977726호

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 신속성, 안정성, 보안성을 만족하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 사용자가 시간, 장소, 사용 중인 장치 등에 구애받지 않고 통상의 로컬 데스크톱을 사용하는 것과 같은, 또는 그보다 뛰어난, 속도로 클라우드 데스크톱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이와 같은 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치의 속도 향상을 위해 다음의 세 가지 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

첫 번째 과제는, 클라우드 환경에서 불가피하게 발생하는 네트워크 지연을 충분히 상쇄할 수 있도록, 클라우드 데스크톱의 성능을 통상의 로컬 데스크톱보다 뛰어나게 만드는 것이다.

두 번째 과제는 데스크톱, 노트북, 태블릿, 스마트폰, 임베디드 장치 등과 같은 사용자 장치와 클라우드 데스크톱 간에 디스플레이 및 오디오 데이터, 키보드 입력 데이터, 마우스 좌표 및 버튼 입력 데이터, 터치스크린 입력 데이터, 프린터 데이터, USB 데이터 등을 전송하고 수신할 때 발생하는 네트워크 지연을 제로(zero)에 수렴하도록 만드는 것이다.

만일, 상기 첫 번째 과제의 해결을 통해 얻은 시간 이득보다 클라우드 데스크톱과 원격지의 사용자 장치 간에 데이터를 주고받는 과정에서 발생하는 네트워크 지연 손실이 더 크다면 DaaS 플랫폼의 효용은 그만큼 낮아질 수밖에 없을 것이다.

세 번째 과제는, 플랫폼 구성요소 간에 안전하게 데이터를 주고받을 수 있도록 하고, 사용자 장치를 통해 데이터가 유출되지 않도록 하는 한편, 데이터 유출 시 유출 경로를 추적할 수 있는 수단을 갖추는 것이다.

또한 본 발명은, 기존 DaaS나 RDaaS가 제공하지 못하는 새로운 기능을 제공함으로써, 통상의 로컬 데스크톱의 사용을 통해 얻을 수 있는 사용자 경험보다 뛰어난 사용자 경험을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은, 다음 두 가지 서브 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

첫 번째 서브 과제는, 단일 사용자 장치가 단일 클라우드 데스크톱을 사용하는 1:1 접속방식에 추가하여 단일 사용자 장치가 복수의 클라우드 데스크톱을 동시에 사용하는 1:N(N은 자연수) 접속방식, 복수의 사용자 장치가 단일 클라우드 데스크톱의 입출력 장치로 동작하는 N:1 접속방식, 그리고 복수의 사용자 장치가 복수의 클라우드 데스크톱의 입출력 장치로 동작하는 N:N 접속방식을 추가하는 것이다.

두 번째 서브 과제는, 복수의 클라우드 데스크톱이 단일 사용자 장치를 입출력 장치로 활용할 수 있게 됨에 따라 사용자 장치의 입출력 장치들을 복수의 클라우드 데스크톱이 공유할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치는 하나 이상의 서버 블레이드를 포함하는 블레이드 서버 팜; 상기 서버 블레이드와 연결되어 입출력 장치로 이용되는 하나 이상의 사용자 장치; 및 상기 사용자 장치를 통신망을 통해 상기 서버 블레이드에 연결시키는 제어모듈을 포함하고, 상기 서버 블레이드는 가상이 아닌 실물 클라우드 데스크톱으로 동작한다.

이때, 상기 서버 블레이드는 독자적인 중앙처리장치, 그래픽처리장치, 주기억장치, 보조기억장치를 포함하는 실물 서버형 데스크톱이고 독립된 컴퓨터로 동작할 수 있다.

이때, 상기 서버 블레이드의 데이터는 상기 그래픽처리장치에서 압축 및 스트리밍하고, 상기 서버 블레이드는 용도에 따라 성능 및 용량을 변경할 수 있다.

이때, 상기 제어모듈은 상기 서버 블레이드와 상기 사용자 장치 사이의 연결을 제어하는 연결 브로커와, 상기 블레이드 서버 팜의 하드웨어 및 소프트웨어 자원을 관리하는 자원 관리자를 포함할 수 있다.

이때, 상기 자원 관리자는 상기 블레이드 서버 팜에 포함된 블레이드 서버, 상기 블레이드 서버에 포함된 상기 서버 블레이드를 관리하고, 상기 자원 관리자는 상기 서버 블레이드에 포함된 중앙처리장치, 그래픽처리장치, 주기억장치, 보조기억장치 중 적어도 하나를 관리하며, 상기 자원 관리자는 상기 블레이드 서버에 포함된 전원 공급 장치, 네트워킹 모듈, 관리 모듈, 냉각 장치 중 적어도 하나를 관리할 수 있다.

이때, 상기 자원 관리자는 특정 사용자의 클라우드 데스크톱 사용 패턴을 분석하고, 분석된 사용 패턴에 따라 상기 특정 사용자가 접속하기 전에 상기 클라우드 데스크톱을 준비할 수 있다.

이때, 상기 연결 브로커는 하나 이상의 상기 사용자 장치가 하나 이상의 상기 클라우드 데스크톱의 입출력 장치로 동작하도록 연결할 때, 하나 이상의 상기 사용자 장치와 하나 이상의 상기 클라우드 데스크톱을 1:1, 1:N, N:1 및 N:N 중 어느 하나의 연결 형태로 연결시킬 수 있다.

이때, 상기 연결 브로커는, 상기 사용자 장치의 개별 입출력 장치를, 하나의 상기 클라우드 데스크톱이 독점·배타적으로 이용하거나, 또는 복수의 상기 클라우드 데스크톱이 동시에 이용하도록 상기 사용자 장치와 상기 서버 블레이드를 연결할 수 있다.

이때, 상기 연결 브로커는 상기 사용자 장치의 요청이 상기 서버 블레이드에서 처리되도록 상기 사용자 장치와 상기 서버 블레이드를 연결시키고, 상기 연결 브로커는 상기 서버 블레이드에 마련된 하드웨어 그래픽처리장치를 이용해 상기 요청의 처리 결과를 생성하며, 상기 처리 결과는 상기 그래픽처리장치에 의해 상기 사용자 장치에 표시되는 디스플레이 데이터의 형식으로 생성되어 비디오 포맷으로 압축되며, 상기 연결 브로커는 상기 비디오 포맷으로 압축된 상기 처리 결과를 상기 사용자 장치로 제공할 수 있다.

이때, 상기 연결 브로커는 특정 사용자의 상기 사용자 장치로부터 클라우드 데스크톱 연결 요청이 오면, 상기 특정 사용자가 속한 사용자 그룹이 사용할 수 있는 서버 블레이드 그룹 중에서 유휴 서버 블레이드를 추출하고, 추출된 상기 유휴 서버 블레이드 중에서 누적 사용시간이 가장 짧은 서버 블레이드를 상기 사용자 장치에 연결시키는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.

이때, 하나 이상의 상기 클라우드 데스크톱은 동일한 운영체제를 가지거나 또는 서로 다른 독자적인 운영체제를 가질 수 있다.

본 발명을 통해, 첫째, 거의 모든 조건 하에서 통상의 데스크톱보다 더 나은 성능의 데스크톱 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.

일차적으로, 모든 사용자가 예외 없이 컴퓨터 시스템 에뮬레이터 즉, 가상 머신이 아닌 고성능 실물 데스크톱을 독점·배타적으로 사용하는 한편, 소프트웨어로 구현되는 GPU가 아닌 자체 하드웨어 GPU에서 영상처리 알고리즘을 실행하여 디스플레이 데이터를 압축함으로써 네트워크 지연을 최소화한다.

물론, 사용자 장치가 자체 하드웨어 GPU를 활용하여 디스플레이 데이터를 압축해제하는 것도 성능 개선에 일조한다.

본 발명을 통한 성능 개선 효과는 사용자가 정보시스템 관리자의 개입 없이도 쉽게 컴퓨팅 파워를 추가할 수 있는 것으로부터도 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 클라우드 환경에서 사용자는 동시에 다수의 클라우드 데스크톱에 접속할 수 있으므로, 이 경우 복수의 태스크를 병렬처리할 수 있어 통상의 로컬 데스크톱 한 대를 사용할 때보다 훨씬 신속하게 업무를 수행할 수 있다.

둘째, 총소유비용(TCO, Total cost of ownership)을 절감할 수 있다.

비용 절감 효과는, 본 발명이 클라우드 데스크톱을 공유할 수 있는 구조이기 때문에, 클라우드 데스크톱의 도입 수량을 전체 사용자 수가 아닌 최대 동시 사용자 수로 줄일 수 있고, 이에 따라 운영체제 등 소프트웨어 라이센스도 전체 사용자 수가 아닌 최대 동시 사용자 수로 줄일 수 있는 점에 기인한다.

서버를 항상 켜놔야 하는 종래의 DaaS와는 달리, 사용하지 않는 클라우드 데스크톱의 전원을 선별적으로 꺼놓을 수 있고, 개별 클라우드 데스크톱의 사용시간을 고르게 배분함으로써 전체적으로 클라우드 데스크톱의 수명을 연장할 수 있게 되므로, 새로운 하드웨어의 도입 시기를 늦출 수 있다.

또한, 다수의 클라우드 데스크톱을 동시에 활용할 수 있기 때문에 고성능 컴퓨팅 파워를 별도로 도입할 필요성이 크지 않다는 점에서도 비용 절감 효과가 기대된다.

셋째, 설치 및 유지개선에 투입해야 할 시간과 인력을 크게 줄일 수 있다. 본 발명의 관리상의 효과는, 고급 인력에 의한 고난도의 태스크를 빈번하게 수행해야 하는 종래의 DaaS와 달리, 본 발명에서는 소프트웨어에 의해 정의되는 가상 머신을 사용하지 않고 실물 데스크톱을 사용함으로써, 운영체제, CPU, GPU, 스토리지, 네트워크 등을 별도로 정의하고 관리해야 하는 번거로움이 거의 없다는 점에 따른 것이다.

넷째, 본 발명의 사용처를 사설 클라우드뿐만 아니라 공중 클라우드로 확장할 수 있다. 이와 같은 확장성 효과는, 본 발명의 핵심 구성요소인 블레이드 서버가 전원 다중화, 핫 스와핑 등과 같은 고가용성 기능을 내장하고 있고, 통상의 데스크톱에 비해 훨씬 긴 MTBF(Mean Time Between Failure)를 특징으로 하고 있는 점에 기인한다.

또한, 본 발명의 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간의 연결 관계가 1:1, 1:N, N:1, 그리고 N:N으로 다양하게 구성될 수 있다는 점도 적응성 효과를 높이는 요인으로 작용한다고 할 수 있다.

마지막으로, 보안성이 크게 강화되었다.

해당 보안성 강화 효과는, 본 발명의 플랫폼 내에서 유통되는 모든 데이터를 3중으로 암호화하여 데이터 위변조를 예방하고, 디스플레이 스크린에 보안용 워터마크를 표시하여 촬영 등에 의한 데이터 복제 의욕을 줄이고 유출 시 유출경로 추적 수단으로 활용할 수 있도록 한 점에 따른 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서비스형 데스크톱 플랫폼의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 서버 팜의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 서버 및 공유 모듈의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서버 블레이드의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 가상 모니터에 표시된 워터마크의 예시이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간 1:1 구성의 예시이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간 N:1 구성의 예시이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 모니터를 활용한 다중 가상 모니터의 활용 예시이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간 1:N 구성의 예시이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간 N:N 구성의 예시이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 운영체제의 클라우드 데스크톱들과 연결한 사용자 장치의 예시이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치의 속도 향상을 위한 클라우드 데스크톱의 성능 개선 및 사용자 장치와 데스크톱 간의 네트워크상에서의 지연 감축이고 또한 보안성 강화이다.

본 발명의 첫 번째 해결과제인 클라우드 데스크톱의 성능 개선을 위해, 본 발명에서는 통상의 로컬 데스크톱에 비해 고성능 및 고가용성(high availability) 속성을 지닌 블레이드 서버에 고밀도로 장착된 서버 블레이드를 클라우드 데스크톱으로 활용하였다. 블레이드 서버에 장착된 모든 서버 블레이드는 독자적인 중앙처리장치, 그래픽처리장치, 주기억장치, 보조기억장치 등을 가지고 있는 ‘서버형 실물 데스크톱’(server-hosted physical desktop)이고, 가상 머신이나 실물 형태의 독립된 소형 컴퓨터가 아니다.

본 발명이, 가상 머신이나 실물 형태의 독립된 소형 컴퓨터를 사용하지 않고, 서버에 탑재된 ‘서버형 실물 데스크톱’을 사용하는 이유는 여러 가지가 있는데, 그 중 첫 번째 이유는 성능이다.

일반적으로 클라우드 환경에서는 클라우드 데스크톱과 사용자 장치가 통신망을 통해 연결되기 때문에, 사용자 장치에 입력된 내용과 클라우드 데스크톱이 처리한 내용이 네트워크 지연만큼 늦게 클라우드 데스크톱에 전달되거나 사용자 장치에 표시된다.

본 발명은, 평상시뿐만 아니라 피크 시(peak time)에도, 모든 사용자로 하여금 고성능 서버형 실물 데스크톱을 독점·배타적으로 사용할 수 있게 함으로써, 네트워크에서의 지연을 충분히 보상할 수 있을 정도로 통상의 로컬 데스크톱보다 뛰어난 반응속도를 제공할 수 있다. 실물 데스크톱의 독점·배타성 옵션은 상황에 따라 일정 부분 적용을 배제할 수도 있다.

본 발명에서, 서버에 탑재된 ‘서버형 실물 데스크톱’을 사용하는 두 번째 이유는 안정성이다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 클라우드 데스크톱은 사설 클라우드뿐만 아니라 공중 클라우드용으로 고안되었기 때문에, 통상의 데스크톱보다 장시간 운영되어야 하며 다운타임(downtime)이 최소화되어야 한다.

따라서, 상대적으로 MTBF가 짧은 독립된(stand-alone) 소형 컴퓨터는 본 발명의 클라우드 데스크톱으로 적합하지 않고, 긴 MTBF, 다중 전원 공급 장치, 핫스와핑(hot swapping) 등과 같은 고가용성 속성을 지닌 서버급 컴퓨터라야 본 발명의 클라우드 데스크톱으로 적합하다고 할 수 있다.

본 발명에서, 서버에 탑재된 ‘서버형 실물 데스크톱’을 사용하는 세 번째 이유는 관리의 편의성 때문이다. 블레이드 서버 환경에서는 개별 서버 블레이드가 실물 데스크톱이기 때문에 기존 DaaS 환경에서와 같이 운영체제, 중앙처리장치, 보조기억장치, 네트워크 등을 설정함으로써 가상머신을 정의하고 이들을 유지관리해야 하는 번거로움이 거의 없다.

또한 블레이드 서버에는 관리 모듈이 포함돼 있어서 블레이드 서버에 탑재된 서버 블레이드들을 통합적으로 관리할 수 있으며, 복수의 공용 전원 공급 장치와 초고속 네트워크킹 모듈이 있어서 시스템 구성도 용이하다. 그리고 구성요소의 추가나 제거, 상/하위 모델로의 교체만으로 데스크톱의 구성을 변경할 수 있다.

본 발명의 두 번째 해결과제인 사용자 장치와 데스크톱 간의 네트워크상에서의 지연 감축을 위해, 본 발명에서는 네트워크를 통해 전송되는 데이터에 대해 중앙처리장치가 아닌, 그래픽처리장치를 활용하여 고속 비디오 압축 기술을 적용하였다. 네트워크 지연을 최소화할 수 있는 방법은 통신회선 속도의 증설을 포함하여 여러 가지가 있을 수 있으나, 가장 저렴하고 효과적인 방법은 통신망을 통해 전송되는 데이터의 양을 최소화하는 것이다.

본 발명은 클라우드 데스크톱과 사용자 장치 간에 오가는 데이터의 대부분을 차지하는 디스플레이 데이터를, ICA(Independent Computing Architecture), PCoIP(PC-over-IP), RDP(Remote Desktop Protocol), ARD(Apple Remote Desktop), RGS(Remote Graphics Software) 등과 같은 기존 원격 데스크톱 프로토콜이나 이들과 유사한 방식이 아니라, 표준 비디오 코딩 포맷(video coding format)을 사용하여 압축한 후 스트리밍 방식으로 전송한다.

모든 클라우드 데스크톱이, 소프트웨어 정의 그래픽처리장치(vGPU)가 아닌, 자체 하드웨어 그래픽처리장치(GPU)에서 표준 동영상 코덱으로 디스플레이 데이터를 압축하고 스트리밍 방식으로 전송하기 때문에, 사용자는 별도의 영상 스트리밍 서버가 없더라도 태블릿, 스마트폰, 씬 클라이언트 등과 같은 낮은 사양의 장치를 사용하더라도 고성능 데스크톱을 사용하는 것과 같은 성능을 체감할 수 있다.

본 발명의 세 번째 해결과제인 보안성 강화를 위해, 본 발명에서는 사용자 장치 인증, 3중 암호화, 그리고 스크린 워터마크 기법을 사용하였다.

클라우드 데스크톱은 사용자 장치의 원격 데스크톱 소프트웨어가 위조나 변조되지 않은 경우에 한하여 사용자 장치의 접속을 허용하도록 하였다. 그리고 선택적으로 등록된 사용자 장치만 클라우드 데스크톱에 연결할 수 있도록 할 수도 있다.

클라우드 데스크톱과 사용자 장치는 가상사설망(VPN) 채널을 설정하여 1차로 안전성을 확보하고, 이 VPN 채널 위에 전송 계층 보안(TLS) 암호 프로토콜을 활용하여 2차로 안전성을 확보한 후, 이 암호 프로토콜을 사용하여 암호화 또는 압축한 데이터를 전송함으로써 3차로 보안성을 강화하였다.

VPN 채널 사용이나 송신 데이터의 암호화 또는 압축은 사용자의 선택에 따라서 일정 부분 적용이 배제될 수도 있다.

사용자 장치는 디스플레이 스크린이 캡쳐되거나, 카메라로 촬영될 때에 출처를 표시함으로써 사용자의 데이터 유출 욕구를 억제하거나, 유출된 경우 출처를 확인하기 위하여 스크린에 보안 워터마크(watermark)를 표시할 수도 있다.

한편, 본 발명이 해결하고자 하는 서브 과제로, 기존 DaaS나 RDaaS가 제공하지 못하는 새로운 기능을 제공함으로써, 통상의 로컬 데스크톱의 사용을 통해 얻을 수 있는 사용자 경험보다 뛰어난 사용자 경험을 제공하는 것인데, 이와 같은 서브 과제를 해결하기 위해 사용하는 수단은 클라우드 데스크톱의 송신기 모듈(TX)과 사용자 장치의 수신기 모듈(RX)이다.

TX는 RX에 디스플레이 데이터, 기타 출력 장치용 데이터 등을 송출한다. TX는 동시에 하나의 RX에 또는 복수의 RX에 디스플레이 데이터와 기타 출력 장치용 데이터를 송출할 수 있다. RX는 TX로부터 온 데이터를 모니터, 스피커, USB, 프린터 등과 같은 출력 장치에 전달하고 마우스, USB, 카메라 등과 같은 입력 장치들로부터 받은 데이터를 TX에 전송한다. RX는 하나의 TX로부터, 또는 복수의 TX로부터 데이터를 받아서 자신의 출력 장치에 전달한다.

또한, RX는 복수의 TX가 자신의 입출력 장치 즉, 모니터, 프린터, 스피커, 마이크, USB 등을 혼선 없이 이용할 수 있도록 조정해 준다.

도 1은 본 발명의 서버 블레이드를 이용한 메시 형상의 서비스형 데스크톱 플랫폼의 전체 구성도를 도시한 것이다. 본 발명의 서비스형 데스크톱 플랫폼은 블레이드 서버 팜(1100), 제어 모듈(1300), 사용자 장치(1500), 그리고 이들을 서로 연결해 주는 통신망(1700)으로 구성된다.

블레이드 서버 팜(1100)은, 도 2에 기술된 바와 같이, 1대 이상의 블레이드 서버(2200)로 구성된다. 블레이드 서버 팜(1100)에 필요한 블레이드 서버(2200)의 수는, 클라우드 환경의 최대 동시 사용자 수가 p이고 한 대의 블레이드 서버에 수용할 수 있는 서버 블레이드의 수가 b인 경우, p/b 이상이 적정하다.

블레이드 서버(2200)는, 도 3에 나타난 바와 같이, 1개 이상의 서버 블레이드(3210)와 이들이 공유하는 공유 모듈(3220) 즉, 복수의 전원 공급 장치(3221), 네트워킹 모듈(3222), 관리 모듈(3223), 냉각 장치(3224) 등으로 구성된다.

공유 모듈(3220)은 블레이드 서버(2200)에 장착된 서버 블레이드들이 공간, 에너지, 비용 등의 절감을 위해 공동으로 사용하는 설비를 말하며, 1대의 블레이드 서버에 장착 가능한 서버 블레이드의 개수는 블레이드 서버의 섀시(chassis)의 규격에 따라 결정된다.

서버 블레이드(3210)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 독자적이고 실물(physical)인 중앙처리장치(4211), 그래픽처리장치(4212), 주기억장치(4213), 보조기억장치(4214)로 구성되고, 운영체제(4215), 송신기 모듈(4216) 등을 더 포함한다. 서버 블레이드(3210)는 클라우드 데스크톱의 실물 본체의 역할을 수행한다. 서버 블레이드(3210)의 중앙처리장치(4211), 그래픽처리장치(4212), 주기억장치(4213), 보조기억장치(4214)는 일반 데스크톱용이 아닌 서버용으로 장착된다.

서버 블레이드(3210)는 전원이 켜진 직후, 즉 운영체제와 사용자 데이터가 적재되기 전에는 빈 깡통 하드웨어(bare metal hardware)에 불과하다. 서버 블레이드(3210)가 온전한 클라우드 데스크톱으로 동작하기 위해서는 제어 모듈(1300)이 운영체제(4215)와 사용자 데이터를 적재해 주어야 한다. 서버 블레이드의 운영체제(4215)로는 유닉스, 리눅스, 윈도우 등이 사용될 수 있다.

운영체제와 사용자 데이터의 적재는 당해 사용자가 이전에 받아 둔 운영체제의 이미지 백업을 서버 블레이드(3210)의 보조기억장치(4214)에 복사함으로써 이루어진다. 운영체제의 이미지 백업은 사용자가 서버 블레이드(3210)의 사용을 끝내고 연결을 종료하는 시점에 제어 모듈(1300)의 지시로 생성된다. 백업 이미지는 최신 n개가 보관되고, 필요한 경우 마지막 이미지 이전의 이미지가 사용될 수도 있다.

서버 블레이드(3210)는 파일 시스템으로 가상 하드 디스크(virtual hard disk)를 사용하지 않는다. 그 이유는 가상 하드 디스크를 사용할 경우 운영체제가 두 번의 에두름(indirection)을 거쳐야 하므로 보조기억장치의 읽기 및 쓰기 속도가 저하될 수 있기 때문이다.

서버 블레이드(3210)의 사양은 당해 서버 블레이드의 용도에 따라 달리 구성될 수 있다. 빅데이터 분석이나 AI 관련 앱을 구동할 목적이라면 고성능 및 고용량으로 구성하고, 일반 업무용이라면 저성능 및 저용량으로 구성하면 된다. 그리고 모든 서버 블레이드는 사양에 따라 하나 이상의 서버 블레이드 그룹에 소속된다. 각 서버 블레이드 그룹은 동일한 규격의 서버 블레이드들로 구성된다.

한편, 송신기 모듈(4216)은 클라우드 데스크톱의 본체인 서버 블레이드(3210)에 입출력 장치를 연결해 주는 역할을 수행한다. 이를 위하여 송신기 모듈(4216)은, 소프트웨어 정의 그래픽처리장치(vGPU)가 아닌, 자체 하드웨어 그래픽처리장치(4212)에서 표준 동영상 압축 알고리즘을 실행하여 디스플레이 데이터를 압축한 후 스트리밍 방식으로 사용자 장치(1500)에 전송한다.

제어 모듈(1300)은 블레이드 서버(2200)에 설치되어 운영되거나 별도의 독립된 기기에 설치되어 운영될 수 있는 소프트웨어로서, 도 5에 기술된 바와 같이, 크게 두 가지 역할을 담당한다. 우선, 제어 모듈(1300)은 연결 브로커(5310)로서 동작한다.

연결 브로커(5310)는 원격지 사용자로부터 클라우드 데스크톱 연결 요청이 오면 당해 사용자의 프로필에 따라서 당해 사용자가 속한 사용자 그룹이 사용할 수 있는 서버 블레이드 그룹의 유휴 서버 블레이드 중에서 사용 가능한 서버 블레이드를 사용할 수 있도록 자원 관리자(5320)에게 요청하도록 동작한다.

또한, 제어 모듈(1300)은 자원 관리자(5320)로서 동작한다. 자원 관리자(5320)는 블레이드 서버 팜(1100)의 주요 하드웨어 및 소프트웨어를 관리한다. 여기서 하드웨어 관리는 실물 하드웨어 자원(서버 블레이드의 CPU, GPU, 저장 장치, 네트워크 모듈 등)의 동작 상태를 주기적으로 모니터링하고 관리자에게 통보한다. 또한 소프트웨어 관리는 해당 서버 블레이드에 사용자 장치가 안전하고 효율적으로 연결되기 위한 보안 모듈을 포함하는 데이터 전송 모듈을 주기적으로 모니터링하고 관리한다.

또한, 자원 관리자(5320)는 연결 브로커(5310)의 서버 블레이드 사용 요청 지시가 있을 경우, 누적 사용 시간(accumulated hours of usage)이 가장 짧은 서버 블레이드를 선택하여 전원을 켜고 선택된 서버 블레이드에 운영체제와 데스크톱 연결 요청을 한 사용자의 데이터 등을 적재함으로써 데스크톱을 준비한다. 누적 사용 시간이 가장 짧은 서버 블레이드를 선택하는 이유는 하드웨어의 수명을 연장하기 위함이다.

서버 블레이드(3210)는 단일 사용자가 독점·배타적으로 사용하는 서버형 실물 데스크톱이기 때문에 VDI 환경에서 발생할 수 있는 부팅 지연 즉, 부트 스톰(boot storm)이 전혀 발생하지 않지만, 사용자들의 체감 부팅 시간을 최소화하기 위하여 자원 관리자(5320)는 사용자들의 클라우드 데스크톱 사용 패턴을 분석하여 사전에 클라우드 데스크톱의 사용 환경을 미리 설정해 놓을 수도 있다. 클라우드 데스크톱의 사용 환경은 상기 서버 블레이드의 선택과 운영체제 적재 및 사용자 데이터의 연결을 의미한다. 이에 대한 실시예로는 업무 시간에 맞추어 해당 사용자의 클라우드 데스크톱 환경을 미리 준비해 놓는 것이다.

도 6에 도시된 사용자 장치(1500)는 원격 데스크톱 소프트웨어를 실행하는 종단 장치로서 클라우드 데스크톱(3210)의 입출력 장치로 동작하며, 도 4에 도시된 서버 블레이드(3210)와 유사하게 중앙처리장치(6511), 그래픽처리장치(6512), 주기억장치(6513), 보조기억장치(6514), 운영체제(6516), 그리고 원격 데스크톱 소프트웨어인 수신기 모듈(6515)로 구성된다.

사용자 장치(1500)가 될 수 있는 장치로는 통상의 데스크톱이나 노트북 같은 고성능 컴퓨팅 장치 및 태블릿, 스마트폰 같은 모바일 장치, 씬 클라이언트, 제로 클라이언트 같은 저성능 컴퓨팅 장치 등이 있다.

사용자 장치(1500)가 처리할 수 있는 클라우드 데스크톱(3210)의 입출력 장치로는 모니터(터치스크린을 포함한다), 마우스, 키보드, USB, 프린터, 스피커, 마이크, 카메라, 스캐너 등을 들 수 있다.

클라우드 데스크톱(3210)과 사용자 장치(1500)는 ICA, PCoIP, RDP, ARD 등과 같은 기존 원격 데스크톱 프로토콜을 사용하지 않고, 움직임 보상 예측(motion compensated prediction) 기법 등과 같은 비디오 압축 기술을 사용함으로써 고화질 및 저지연의 특성을 구현한다. 여기서 비디오 압축 기술은 특정 압축기법으로 제한되지 않는다.

한편, 사용자 장치(1500)의 모니터(7520), 인쇄물 등에는 도 7에 도시된 것과 유사한 형태의 보안 워터마크(7522)가 표시되도록 할 수 있다. 물론, 워터마크의 표시 여부, 워터마크의 형태 등은 필요에 따라 다양한 방법으로 설정할 수 있다.

통신망(1700)은 본 발명의 구성요소인 블레이드 서버 팜(1100)의 블레이드 서버(2200), 제어 모듈(1300), 그리고 사용자 장치(1500)들을 연결한다. 본 발명의 통신망(1700)은 사설(private) 통신망, 공중(public) 통신망, 또는 사설 통신망과 공중 통신망이 혼용된 하이브리드(hybrid) 통신망도 포괄한다.

한편, 통신망(1700)을 통해 오고 가는 데이터는 3중으로 암호화된다. 클라우드 데스크톱(3210)과 사용자 장치(1500)는 전송 대상 데이터를 암호화 또는 압축(1차 암호화)한 후 이를 VPN 채널(2차 암호화)의 전송 계층 보안(TLS) 프로토콜(3차 암호화)에 실어 주고받는다.

본 발명은 적용 환경에 따라 다양한 연결 형태로 실시될 수 있다.

도 8은 본 발명의 가장 기본적인 실시 형태로서 클라우드 데스크톱과 사용자 장치가 1:1로 연결되는 형태이다. 클라우드 데스크톱의 디스플레이, 즉 가상 모니터(8521a, 8521b)는 사용자 장치(8500)의 실물 모니터(8520)에 표시된다.

사용자는 사용자 장치(8500)의 하드웨어와 소프트웨어에 상관없이 클라우드 데스크톱 (8210)의 운영체제와 애플리케이션을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 사용자는 통상의 데스크톱보다 낮은 성능의 장치에서도 클라우드 데스크톱(8210)의 하드웨어, 운영체제, 그리고 애플리케이션을 마치 자기의 것인 양 사용할 수 있다.

도 9와 도 10은 클라우드 데스크톱과 사용자 장치가 N:1로 연결되는 형태이다. 도 9의 경우 사용자 장치(9500)가 복수의 클라우드 데스크톱(9210a, 9210b, 9210c)과 연결되고, 사용자 장치(9500)의 실물 모니터(9520)에는 클라우드 데스크톱의 디스플레이 즉, 가상 모니터(9521a, 9521b, 9521c)가 모두 표시된다.

도 10의 경우에는 도 9와 달리 사용자 장치(A500)에 듀얼 모니터(A520a, A520b)가 설치돼 있고, 이들 듀얼 모니터에 클라우드 데스크톱(A210a, A210b, A210c)의 디스플레이 즉, 가상 모니터들(A521a, A521b, A521c)이 나뉘어 표시된다. 각 클라우드 데스크톱은 서로 동일한 운영체제를 가질 수 있고, 서로 다른 운영체제를 가질 수도 있다.

도 9와 도 10의 예는 사용자가 정보시스템 관리자의 도움 없이 클라우드 데스크톱을 추가로 연결함으로써 능동적으로 컴퓨팅 파워를 추가할 수 있는 방법(보안정책 상 허용된 경우에 한하여 사용가능하다)일뿐만 아니라, 동종 혹은 이종 운영체제가 설치된 클라우드 데스크톱 간에 복사하여 붙여넣기 방식으로 데이터를 주고받을 수 있는 방법이기도 하다.

도 11은 클라우드 데스크톱과 사용자 장치가 1:N으로 연결되는 형태이다. 도 11에서 클라우드 데스크톱(B210)은 동일한 디스플레이 데이터를 복수의 사용자 장치(B500a, B500b, B500c)에 동시에 송출한다. 따라서 각 사용자 장치의 모니터(B520a, B520b, B520c)에 표시된 가상 모니터(B521a, B521b, B521c)의 내용은 모두 동일하다.

본 발명이 사용하는 클라우드 데스크톱은 서버 블레이드로서 서버의 역할을 충분히 할 수 있는 하드웨어 성능을 가지고 있기 때문에, 데스크톱의 성능 저하 없이 다수의 사용자에게 처리 결과를 전송할 수 있다.

도 11과 같은 구성은 호스트와 게스트로 역할이 나뉘는 교육 분야에 적용될 수 있는데, 이 환경에서는 교사가 다수의 학생들에게 교육 콘텐츠를 전달하고, 학생들로부터 질의 및 요구사항들을 받아 다수의 학생들에게 그대로 전달할 수 있다. 이 구성은 오프라인 대면 형식의 교육이나 회의를 온라인 비대면 방식의 교육 및 회의로 대체할 수 있도록 해 준다.

도 12는 클라우드 데스크톱(C210a, C210b, C210c)과 사용자 장치(C500a, C500b, C500c)가 핵심 구성 요소인 송신기 모듈(TX)과 수신기 모듈(RX)을 통해 N:N 방식으로 데이터를 주고 받는 모습, 그리고 다수의 클라우드 데스크톱들이 사용자 장치의 입출력 장치, 즉 모니터, 프린터, 스피커, USB 등을 어떻게 공유하는지를 보여준다.

도 13은 사용자 장치가 서로 다른 운영체제를 갖는 클라우드 데스크톱과 연결되고, 이들 데스크톱의 디스플레이, 즉 가상 모니터(D521a, D521b, D521c, D521d)가 사용자 장치의 실물 모니터(D520)에 표시한 모습을 보여 준다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1100 : 블레이드 서버 팜(blade server farm, blade server cluster)
1300 : 제어 모듈(control module)
1500 : 사용자 장치(end user device, endpoint device)
1700 : 통신망
2200 : 블레이드 서버(blade server)
3210 : 서버 블레이드(server blade), 클라우드 데스크톱(cloud desktop)
3220 : 공유 모듈(shared modules)
3221 : 전원 공급 장치(power supplies)
3222 : 네트워킹 모듈(networking modules)
3223 : 관리 모듈(management modules)
3224 : 냉각 장치(cooling fans)
4211 : 클라우드 데스크톱용 중앙처리장치(CPU, central processing unit)
4212 : 클라우드 데스크톱용 그래픽처리장치(GPU, graphics processing unit)
4213 : 클라우드 데스크톱용 주기억장치(RAM, random access memory)
4214 : 클라우드 데스크톱용 보조기억장치(SSD, solid state drive)
4215 : 클라우드 데스크톱용 운영체제(OS, operating system)
4216 : 클라우드 데스크톱의 송신기 모듈(TX, transmitter module)
5310 : 연결 브로커(connection broker)
5320 : 자원 관리자(resource manager)
6511 : 사용자 장치용 중앙처리장치(CPU, central processing unit)
6512 : 사용자 장치용 그래픽처리장치(GPU, graphics processing unit)
6513 : 사용자 장치용 주기억장치(RAM, random access memory)
6514 : 사용자 장치용 보조기억장치(SSD, solid state drive)
6515 : 사용자 장치의 수신기 모듈(RX, receiver module), 원격 데스크톱 소프트웨어
6516 : 사용자 장치용 운영체제(OS, operating system)
7520 : 실물 모니터(physical monitor)
7521 : 가상 모니터(virtual monitor), 클라우드 데스크톱의 디스플레이
7522 : 스크린 워터마크(screen watermark)

Claims

하나 이상의 서버 블레이드를 포함하는 블레이드 서버 팜;
상기 하나 이상의 서버 블레이드와 연결되어 입출력 장치로 이용되는 하나 이상의 사용자 장치; 및
상기 하나 이상의 사용자 장치를 통신망을 통해 상기 하나 이상의 서버 블레이드에 연결하는 제어모듈을 포함하고,
상기 서버 블레이드는 가상이 아닌 실물 클라우드 데스크톱으로 동작하고,
상기 서버 블레이드는, 중앙처리장치, 그래픽처리장치, 주기억장치, 보조기억장치를 포함하면서, 이들 각 장치는 독자적이고 실물형인, 서버형 데스크톱이고,
상기 서버 블레이드는, 상기 그래픽처리장치를 이용하여 상기 사용자 장치가 요청하는 처리를 수행하고, 상기 처리 수행 결과를 상기 그래픽처리장치를 이용하여 상기 사용자 장치에 표시되는 디스플레이 데이터의 형식으로 생성하고, 상기 생성된 디스플레이 데이터를 상기 그래픽처리장치를 이용하여 비디오 포맷으로 압축하여, 스트리밍 서버를 거치지 않고 상기 사용자 장치에 직접 스트리밍 방식으로 제공하고,
상기 제어모듈은, 상기 하나 이상의 사용자 장치를 상기 하나 이상의 서버 블레이드의 입출력 장치로 동작하도록 연결할 때, 상기 하나 이상의 사용자 장치와 상기 하나 이상의 클라우드 데스크톱을 1:1, 1:N, N:1 및 N:N(N은 자연수) 중 어느 하나의 연결 형태로 연결하는
서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제1항에 있어서,
상기 서버 블레이드의 성능 및 용량은 용도에 따라 변경될 수 있고,
상기 서버 블레이드는 독립된 컴퓨터로 동작하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 서버 블레이드와 상기 사용자 장치 사이의 연결을 제어하는 연결 브로커와, 상기 블레이드 서버 팜의 하드웨어 및 소프트웨어 자원을 관리하는 자원 관리자를 포함하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제3항에 있어서,
상기 자원 관리자는 상기 블레이드 서버 팜에 포함된 블레이드 서버, 상기 블레이드 서버에 포함된 상기 서버 블레이드를 관리하고,
상기 자원 관리자는 상기 서버 블레이드에 포함된 중앙처리장치, 그래픽처리장치, 주기억장치, 보조기억장치 중 적어도 하나를 관리하며,
상기 자원 관리자는 상기 블레이드 서버에 포함된 전원 공급 장치, 네트워킹 모듈, 관리 모듈, 냉각 장치 중 적어도 하나를 관리하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제3항에 있어서,
상기 자원 관리자는 특정 사용자의 클라우드 데스크톱 사용 패턴을 분석하고, 분석된 사용 패턴에 따라 상기 특정 사용자가 접속하기 전에 상기 서버 블레이드 사용 환경을 설정하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제3항에 있어서,
상기 자원 관리자는 특정 사용자의 사용자 장치로부터 서버 블레이드 연결 요청이 입력되면, 상기 특정 사용자가 속한 사용자 그룹이 사용할 수 있는 서버 블레이드 그룹 중에서 유휴 서버 블레이드를 추출하고, 추출된 상기 유휴 서버 블레이드 중에서 누적 사용 시간이 가장 짧은 서버 블레이드를 상기 사용자 장치에 연결시키는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제3항에 있어서,
상기 연결 브로커는, 상기 사용자 장치에 연결된 개별 입출력 장치를, 상기 하나 이상의 서버 블레이드 중 하나의 서버 블레이드가 독점·배타적으로 이용하거나, 또는 복수의 서버 블레이드가 동시에 이용하도록 상기 사용자 장치와 상기 서버 블레이드를 연결하는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
제1항에 있어서,
하나 이상의 상기 서버 블레이드는 동일한 운영체제를 가지거나 또는 서로 다른 독자적인 운영체제를 가지는 서비스형 데스크톱 플랫폼 장치.
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