KR102468686B1

KR102468686B1 - 대규모 토러스 네트워크에서의 분산 스토리지 시스템을 위한 ip 자동 할당 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR102468686B1
Application number: KR1020170008028A
Authority: KR
Inventors: 박정숙; 김영균; 김영창; 김홍연; 박준영
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2022-11-22
Also published as: KR20180084430A; US20180205613A1; US10574531B2

Abstract

대규모 토러스 네트워크에서의 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 시스템을 구성하고 있는 복수개의 스토리지 노드들로부터 이웃 노드 탐색 정보를 획득하는 단계; 이웃 노드 탐색 정보를 조합하여 복수개의 스토리지 노드들에 대해 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계; 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해서 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서의 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성하는 단계; 및 복수개의 스토리지 노드들로 상기 IP 정보를 전달하여 복수개의 스토리지 노드들에게 IP 주소를 할당하는 단계를 포함한다.

Description

대규모 토러스 네트워크에서의 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD FOR ASSIGNING IP AUTOMATICALLY FOR DISTRIBUTE STORAGE SYSTEM IN LARGE-SCALE TORUS NETWORK AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 IP 기반의 토러스 구조의 네트워크에서 네트워크 관리의 복잡성을 최소화하고자 IP를 자동으로 할당하고 네트워크 장애를 자동으로 탐지하는 기술에 관한 것으로, 특히 토러스 구조와 같이 스토리지들 사이에 케이블을 직접 연결하여 네트워크를 구성할 경우에 발생할 수 있는 많은 IP 할당 및 운영에 의한 관리 부담을 최소화할 수 있는 기술에 관한 것이다.

네트워킹 기술은 시스템들 사이를 단순히 연결하는 기존의 수준을 넘어서, 이제는 모든 IT 요소들을 연결하는 기반 기술이 되었다. 시간이 지남에 따라 점점 고성능, 고용량을 요구하는 IT 기술을 위해서 시스템 자원들에 다양한 토폴로지의 네트워킹 기술을 도입하고 있다. 가장 대표적인 예로는, 시스템의 계산 성능을 향상시키기 위해서 많은 CPU들과의 연결을 통해 보다 복잡한 토폴로지를 도입하고 라우팅 프로토콜을 도입하는 것이다.

최근 클라우드 컴퓨팅 기술의 급격한 발전으로 스토리지 역시 시스템의 한 구성품이 아니라 독립적인 요소로 보기 시작하면서, 스토리지 확장의 대표 방식인 스케일 아웃 스토리지의 연결 및 확장에 있어서도 네트워킹 기술이 필수적인 요소가 되었다.

스토리지와 관련한 추세를 살펴보면, 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 등의 확산으로 고품질 또는 비정형 데이터가 지속적으로 증가하여 클라우드 스토리지 용량 증가 문제에 직면하게 되었다, 또한, 사물들이 서로 연결되어 가상화되는 사물 인터넷 통신에서 생산되는 엄청난 데이터량도 클라우드 스토리지에 저장되어야 하므로 비용적인 측면에서 효율적인 대용량 클라우드 스토리지 기술 개발의 필요성이 강하게 대두되고 있다.

2020년경 데이터 생산 규모가 약 44,000EB로 예측되는 시점에서 엑사바이트(EB)급 클라우드 스토리지의 개발은 반드시 풀어야 할 숙제일 수 밖에 없다. 이미 페타바이트(PB)급 모의 클라우드 스토리지는 구축 사례도 드물지 않게 있는 반면, 엑사바이트급 규모의 클라우드 스토리지 구축 기술은 종래의 기술로는 풀기 어려운 난제일 수 있다. 엑사바이트 규모를 제공하기 위해서는 필요로 하는 스토리지 서버의 수도 엄청나게 많이 요구된다. 현재 가까운 미래에 가능한 기술을 동원하여 1EB 규모의 스토리지를 구성하는데 필요한 자원들을 산정해 보면 최소 1,000대의 스토리지 서버가 요구된다. 또한, 현재까지 네트워킹을 위해 일반적으로 사용하는 스위치를 이용한 Fat-tree 네트워크 방식은 비용 및 고가용성을 지원하기 위한 구성 복잡성 측면에서 그 한계점을 가질 수 밖에 없다.

이와 같이 복잡할 수 있는 네트워킹의 한계점을 극복하기 위해서는 서버 자원들 중 CPU에 대한 것은 이미 토러스(Torus)나 Dragonfly 토폴로지 같은 방식이 설계되었으며, 일본의 K-Computer나 Titan/Cray와 같은 슈퍼 컴퓨터의 계산 노드 연결 망을 위해 사용되고 있다. 이러한 연결 방식의 장점은 스토리지와 같은 구성 요소의 상호 연결에도 참조할 수 있다.

한국 공개 특허 제10-2016-0131935호, 2016년 11월 16일 공개(명칭: 네트워크 및 대응하는 장치의 클라이언트들에게 인터넷 프로토콜 어드레스들을 할당하는 방법)

본 발명의 목적은 엑사바이트급 클라우드 스토리지를 위한 네트워크 구축이나 관리의 복잡도를 최소화하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 엑사바이트급 클라우드 스토리지에 대한 관리 오버헤드를 최소화하여 대용량 스토리지의 운영 및 관리를 효율적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 IP를 자동으로 감지하여 할당함으로써 최소한의 노력만으로도 복잡한 네트워크 토폴로지를 구성하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 시스템이 엑사바이트급 스케일로 거대화되어도 IP 관리자의 개입 없이 IP를 자동으로 할당할 수 있고, 시스템 관리자의 부담을 최소화시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법은 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치를 이용한 IP 자동 할당 방법에 있어서, 관리 서버가, 시스템을 구성하고 있는 복수개의 스토리지 노드들로부터 이웃 노드 탐색 정보를 획득하는 단계; 상기 관리 서버가, 상기 이웃 노드 탐색 정보를 조합하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에 대해 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계; 상기 관리 서버가, 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해서 상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서의 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성하는 단계; 및 상기 관리 서버가 상기 복수개의 스토리지 노드들로 상기 IP 정보를 전달하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에게 IP 주소를 할당하는 단계를 포함한다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보는 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 MAC 주소, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 호스트 이름, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스 이름 및 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스의 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

삭제

이 때, IP 정보는 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 포함할 수 있다.

이 때, IP 주소를 할당하는 단계는 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별로 상기 IP 주소를 할당할 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계는 상기 복수개의 스토리지 노드들 중 어느 하나의 스토리지 노드와 어느 하나의 스토리지 노드에 대한 적어도 하나의 이웃 노드 간의 스트링 비교를 통해 상기 어느 하나의 스토리지 노드와 상기 적어도 하나의 이웃 노드를 배치하여 상기 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계는 상기 스토리지 노드의 호스트 이름을 기반으로 상기 어느 하나의 스토리지 노드와 상기 적어도 하나의 이웃 노드 각각에 대한 스트링 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 평면(Plane), 행(row) 및 열(column)로 구성되는 완전 대칭형 구조일 수 있다.

이 때, 기준 노드는 상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상 좌표에서 원점에 위치할 수 있다.

이 때, IP 주소는 상기 평면에 대한 정보, 상기 행에 대한 정보, 상기 열에 대한 정보, 인터페이스의 방향 정보 및 포트의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 때, IP 자동 할당 방법은 상기 관리 서버가 상기 기준 노드를 통해 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 네트워크 연결 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보를 획득하는 단계는 상기 관리 서버가 상기 기준 노드를 이용하여 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해 적어도 하나의 이웃 노드의 정보를 수집하도록 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 MAC 통신을 기반으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드를 탐지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치는, MAC 통신을 기반으로 적어도 하나의 이웃 노드를 탐지하여 이웃 노드 탐색 정보를 생성하는 복수개의 스토리지 노드들; 및 상기 복수개의 스토리지 노드들로부터 상기 이웃 노드 탐색 정보를 획득하여 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성하고, 상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성하여 상기 복수개의 노드들에게 IP 주소를 할당하고, 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 네트워크 연결 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검증하는 관리 서버를 포함한다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 MAC 주소, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 호스트 이름, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스 이름 및 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스의 MAC 주소 중 적어도 하나의 정보를 수집하여 상기 이웃 노드 탐색 정보를 생성할 수 있다.

이 때, 관리 서버는 상기 IP 정보를 상기 복수개의 스토리지 노드들로 전달하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에게 상기 IP 주소를 할당할 수 있다.

삭제

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 포함하는 상기 IP 정보에서 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 검색하여 상기 IP 주소를 할당 받을 수 있다.

이 때, 관리 서버는 상기 복수개의 스토리지 노드들 중 어느 하나의 스토리지 노드와 어느 하나의 스토리지 노드에 대한 적어도 하나의 이웃 노드 간의 스트링 비교를 통해 상기 어느 하나의 스토리지 노드와 상기 적어도 하나의 이웃 노드를 배치하여 상기 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 평면(Plane), 행(row) 및 열(column)로 구성되는 완전 대칭형 구조이고, 상기 IP 주소는 상기 평면에 대한 정보, 상기 행에 대한 정보, 상기 열에 대한 정보, 인터페이스의 방향 정보 및 포트의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 엑사바이트급 클라우드 스토리지를 위한 네트워크 구축이나 관리의 복잡도를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 엑사바이트급 클라우드 스토리지에 대한 관리 오버헤드를 최소화하여 대용량 스토리지의 운영 및 관리를 효율적으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 IP를 자동으로 감지하여 할당함으로써 최소한의 노력만으로도 복잡한 네트워크 토폴로지를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 시스템이 엑사바이트급 스케일로 거대화되어도 IP 관리자의 개입 없이 IP를 자동으로 할당할 수 있고, 시스템 관리자의 부담을 최소화시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 토러스 토폴로지의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 토러스 토폴로지에서 할당되는 IP 주소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 관리 서버와 스토리지 노드의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 토러스형 네트워크 토폴로지의 구성에 의한 좌표 체계의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명에 따라 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따라 생성되는 IP 주소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 IP 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 17은 본 발명에 따른 IP 자동 할당 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보 생성 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 네트워크 상태 검증 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 시스템을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 다른 IP 자동 할당 시스템은 관리 서버(110)와 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)이 1G 관리망(330)으로 연결되어 구성된다.

관리 서버(310)는 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1) 각각이 MAC 통신에 의해 수집한 이웃 노드 탐색 정보를 분석하여 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성한다. 또한, 정책에 따라 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)에 대한 IP 주소를 자동으로 생성하여 할당하고, 라우팅 기능을 활성화함으로써 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)에 의한 네트워크를 관리할 수 있다.

복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)은 MAC 통신을 이용하여 이웃 노드를 탐지하고, 관리 서버(310)로부터 할당되는 IP 주소를 통해 네트워크를 구성할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)은 관리 서버(310)로부터 요청이 있는 경우에 이웃 노드들과의 연결성이나 네트워크 상태를 측정하여 보고하는 역할을 담당할 수 있다. 따라서, 관리 서버(310)는 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)로부터 받은 정보를 기반으로 전체 네트워크의 연결성 검사를 수행할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)은 스위치 없이 사이사이에 케이블을 직접 연결하여 도 1에 도시된 것과 같은 토러스 토폴로지의 형태로 구성될 수 있다.

이와 같이 토러스형 네트워크 토폴로지로 구성된 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)은 초기에 IP 정보가 구성되지 않은 상태로 케이블만 연결되어 있기 때문에, IP 기반의 통신을 위해서는 각각의 노드가 IP를 할당 받아야 한다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 주로 2D나 3D의 형태로 설계될 수 있는데, 도 1에 도시된 것과 같이 3D 형태로 토러스형 네트워크 토폴로지를 구축할 경우에는 도 2에 도시된 것과 같이 노드별로 필요한 IP 주소의 수가 6개 정도 요구될 수 있다. 만약, 이러한 노드가 1000개 이상이 되면 IP 할당 단계에서부터 요구되는 작업들이 상당한 부담으로 작용할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 부담을 최소화하기 위해 토러스 토폴로지를 구성하는 복수개의 스토리지 노드들(320-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1)에게 관리 서버(310)를 통해 IP 주소를 자동으로 할당하고 관리할 수 있는 방법에 대한 아이디어를 제시하고자 한다.

도 4는 도 3에 도시된 관리 서버와 스토리지 노드의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 관리 서버(310)는 이웃 노드 수집 모듈(410), 토폴로지 생성 모듈(420), IP 생성 모듈(430), 네트워크 활성화 모듈(440) 및 네트워크 상태 검증 및 처리 모듈(450)로 구성될 수 있다.

이웃 노드 수집 모듈(410)은 1Gbps의 관리망을 통하여 연결된 모든 스토리지 노드들에게 이웃 노드 탐색 정보를 수집하여 보내줄 것을 요청하는 기능을 수행할 수 있다.

토폴로지 생성 모듈(420)은 이웃 노드 수집 모듈(410)을 통해 수집된 이웃 노드 탐색 정보를 분석 및 조합하여 복수개의 스토리지 노드들에 대한 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다. 이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지의 정보에는 네트워크가 전체적으로 어느 정도 규모의 토러스 구조인지 및 스토리지 노드의 인터페이스 별 이웃 노드와 이웃 노드의 인터페이스 정보 등을 포함할 수 있다.

IP 생성 모듈(430)은 복수개의 스토리지 노드들의 인터페이스 별로 IP 주소를 생성할 수 있다. 이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 완전 대칭형 구조이므로, 보다 편하게 관리하기 위해서는 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해 토러스 토폴로지의 구조 내 위치를 지정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 복수개의 스토리지 노드들의 인터페이스 별 IP 주소는 이와 같은 토러스 토폴로지의 구조 내 위치 정보가 포함되도록 생성될 수 있다.

네트워크 활성화 모듈(440)은 복수개의 스토리지 노드들의 인터페이스 별로 IP 주소를 할당하여 네트워킹 기능을 활성화 할 수 있다. 이 때, 네트워킹 기능은 복수개의 스토리지 노드들의 인터페이스 별로 IP 주소를 할당할 수 있도록 설정 파일을 생성하는 기본적인 기능 이외에도 복수개의 스토리지 노드들이 스위치 없이도 상호 통신할 수 있도록 하는 라우팅 기능과 관련된 설정 파일을 생성하는 기능도 포함할 수 있다.

네트워크 상태 검증 및 처리 모듈(450)은 복수개의 스토리지 노드들의 수준에서 네트워크 기능 설정이 완료되면, 복수개의 스토리지 노드들을 통해서 실제로 통신이 가능한지 여부를 점검하기 위한 기능을 수행할 수 있다.

이 때, 도 4에 도시된 관리 서버(310)가 본 발명에 따른 IP 자동 할당 과정에 있어서 능동적이고 주도적인 역할을 수행한다면, 스토리지 노드(320-1)는 관리 서버(310)의 지시 사항에 따라 수동적인 기능을 수행할 수 있다.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 복수개의 스토리지 노드들 중 하나인 스토리지 노드(320-1)는 이웃 노드 검색 모듈(460), 네트워크 활성 모듈(470) 및 네트워크 상태 측정 모듈(480)로 구성될 수 있다.

이웃 노드 검색 모듈(460)은 스토리지 노드(320-1)와 이웃하고 있는 인터페이스 정보를 획득하는 역할을 수행할 수 있다. 아직까지는 복수개의 스토리지 노드들에 IP 주소가 전혀 할당되어 있지 않은 상태이므로, 이웃 노드 검색 모듈(460)은 NIC에 유일하게 할당되는 MAC 주소를 이용한 MAC 통신을 기반으로 이웃 노드 검색을 수행할 수 있다.

이 때, 스토리지 노드(320-1)의 네트워크 인터페이스 별로 이웃 노드의 호스트명, 이웃 노드의 인터페이스명, 이웃 노드 인터페이스의 MAC 주소 등을 이웃 노드 탐색 정보로써 수집할 수 있다.

네트워크 활성 모듈(470)은 관리 서버(310)에서 전달된 IP 정보를 이용하여 인터페이스 별로 IP 주소를 설정하기 위한 설정 파일을 생성할 수 있다. 예를 들어, 리눅스 운영체제에서는 /etc/sysconfig/network-scripts에 생성된 설정파일이 위치할 수 있다.

또한, 네트워크 활성 모듈(470)은 IP 정보를 이용하여 스토리지 노드(320-1)의 라우팅 기능에 필요한 설정 파일들도 생성할 수 있다. 이 때, 라우팅 기능을 수행하기 위해 시스템 관리자가 수동으로 확인할 수 있는 모든 기능들을 스크립트나 응용 프로그램을 통해 자동으로 수행할 수도 있다.

네트워크 상태 측정 모듈(480)은 관리 서버(310)로부터 네트워킹 상태 검증이 요청되면, 스토리지 노드(320-1)의 네트워킹 기능이 제대로 설정되고, 제대로 동작하고 있는지 여부를 측정하여 보고하는 역할을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보는 복수개의 스토리지 노드들에 관련한 모든 인터페이스 정보와 각 인터페이스에 직결되어 이웃해 있는 링크의 정보를 포함할 수 있다.

예를 들면, 이웃 노드 탐색 정보(500)는 도 5에 도시된 것과 같이 스토리지 노드의 호스트명, 스토리지 노드의 인터페이스명, 인터페이스의 MAC 주소, 이웃 노드의 호스트명, 이웃 노드의 인터페이스명 및 이웃 노드 인터페이스의 MAC 주소로 구성될 수 있다.

이 때, 도 5에 도시된 이웃 노드 탐색 정보(500)를 확인해보면, 스토리지 노드 A의 인터페이스 A_a에는 스토리지 노드 B가 직결되어 이웃해 있는 것을 알 수 있다. 또한, 스토리지 노드 A의 인터페이스 A_b에는 스토리지 노드 C가 링크되어 있고, 스토리지 노드 A의 인터페이스 A_c에는 스토리지 노드 D가 이웃해 있는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 방식으로 모든 스토리지 노드들의 인터페이스 별 이웃 노드 정보를 탐색하여 이웃 노드 탐색 정보(500)를 생성할 수 있다.

이 때, 도 5에서는 설명의 편의를 위해 표 형식으로 나타내었지만, 이웃 노드 탐색 정보(500)는 관리 서버가 활용할 수 있는 자료구조로 생성되어 관리 서버로 전달될 수 있다.

이 때, 관리 서버에서는 도 5에 도시된 이웃 노드 탐색 정보(500)를 기반으로 복수개의 스토리지 노드들에 대한 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 토러스형 네트워크 토폴로지의 구성에 의한 좌표 체계의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 토러스형 네트워크 토폴로지는 모든 스토리지 노드들이 스위치에 연결되는 트리 구조와는 달리, 스위치를 없애고 노드들 간에 케이블로 직결하여 연결하는 구조일 수 있다.

따라서, 스토리지 노드들 간의 거리에 해당하는 홉(hop) 수가 크면 그만큼 통신 비용도 증가하게 되고 지연 시간이 길어지게 된다. 이를 해결하기 위해서는 스토리지 노드들의 토러스 구조 내의 위치 정보를 활용하는 것이 매우 효율적일 수 있다.

이를 위해서, 본 발명은 3차원의 토러스형 네트워크 토폴로지에서 도 6에 도시된 것과 같은 좌표 체계를 통해 위치 정보를 표현할 수 있다.

예를 들면, 본 발명에 따른 3차원 토러스 구조는 평면(plane, p축)(610), 행(row, x축)(620), 열(column, y축)(630)로 구성될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 토러스 구조 상에서의 스토리지 노드들의 좌표는 L 개의 평면(610), N개의 행(620) 그리고 M개의 열(630)에 (p, x, y)의 형태로 생성될 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 완전 대칭형 구조를 가질 수 있으므로, 위치 정보를 표현하기 위해서는 먼저 기준 위치가 되는 기준 노드를 설정할 필요가 있다. 이 때, 가장 기준이 되는 기준 노드의 좌표는 (0, 0, 0)에 해당할 수 있다.

이 때, 기준 노드는 관리 서버가 데이터 액세스를 위해 먼저 접근한 위치에 해당하는 노드일 수도 있으나, 상대적으로 거쳐야 하는 홉 수가 작은 노드를 기준 노드로 선택할 수 있다.

도 7 내지 도 13은 본 발명에 따라 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7 내지 도 13을 참조하면, 본 발명에 따라 토러스형 네트워크 토폴로지는 완전 대칭형 구조로, 기준이 되는 원점(0, 0, 0)에 해당하는 기준 노드도 시스템 관리자가 임의로 설정하는 작업이 필요하다. 따라서, 시스템 관리자가 미리 기준 노드로부터 나머지 스토리지 노드들을 어떤 식으로 배치할 지를 규칙으로 정하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 스토리지 노드들의 호스트명을 이용한 스트링 비교를 통해 더 낮은 값을 오른쪽, 아래, 뒤에 둔다고 가정할 수 있다. 이 때, 스트링 비교 결과를 통해 기준 노드의 위치인 (0, 0, 0)를 기준으로 방향을 배치하는 순서는 오른쪽->왼쪽->아래->위->뒤->앞의 순으로 가정할 수 있다. 이와 같은 가정은 토폴로지의 물리적인 구축 시 어떤 규칙을 적용할지와 직접적인 관련을 갖기 때문에 배치 순서는 한정되지 않고, 규칙에 따라 바뀔 수 있다.

예를 들어, 상기와 같은 토폴로지 생성 알고리즘을 이용하여 10X10X10 규모의 토폴로지를 생성하는 과정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7에 도시된 1번 노드를 원점인 (0, 0, 0)에 위치하는 기준 노드로 선정하고, 1번 노드의 인터페이스 별로 인접한 이웃 노드를 찾아 상기의 배치 규칙에 따라 배치할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 것과 같이, 1번 노드를 기준으로 오른쪽의 2번 노드, 왼쪽의 10번 노드, 아래의 11번 노드, 위의 91번 노드, 뒤의 101번 노드, 앞의 901번 노드를 1번 노드의 인터페이스 별 이웃 노드로 탐색하여 배치할 수 있다.

이 후, 도 8 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 1번 노드의 가로 방향, 즉 1번 노드의 오른쪽이나 왼쪽으로 인접한 노드들을 탐색하여 배치할 수 있다. 즉, 1번 노드와 가로 방향으로 인접한 2번 노드부터 10번 노드까지 탐색하여 배치할 수 있다.

이 후, 도 9에 도시된 것과 같이 1번 노드의 가로 방향에 대해서 노드들의 배치가 완성되고 나면, 도 10에 도시된 것과 같이 1번 노드의 세로 방향과 깊이 방향으로 인접한 노드들을 탐색하여 배치할 수 있다.

이 때, 세로 방향은 노드의 앞과 뒤에 해당하는 방향일 수 있고, 깊이 방향은 노드의 위와 아래에 해당하는 방향일 수 있다. 즉, 1번 노드와 세로 방향으로 인접한 101번 노드부터 901번 노드까지 탐색하여 배치할 수 있다.

여기까지의 배치 과정을 통해서 토러스형 네트워크 토폴로지의 규모를 확인할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 형태만으로도 기준 노드의 가로 방향으로 배치된 노드의 개수, 세로 방향으로 배치된 노드의 개수 및 깊이 방향으로 배치된 노드의 개수가 각각 10개인 것으로 확인할 수 있기 때문에, 해당 토폴로지의 규모가 10X10X10인 것을 알 수 있다.

따라서, 기준 노드에 대해 가로, 세로, 깊이 방향으로 인접한 노드들을 모두 배치 완료하면, 토러스형 네트워크 토폴로지에 있는 모든 노드들을 찾아서 표기할 수 있는 상태에 해당할 수 있다. 그러나, 전체적인 링크 구성은 아직 완성되지 않았으므로, 나머지 노드들에 대한 배치를 계속해서 수행할 수 있다.

이 후, 도 11에 도시된 것과 같이 1번 노드의 가로 방향에 배치된 노드들 각각에 대해서도 세로 방향과 깊이 방향으로 인접한 노드들을 탐색하여 배치할 수 있다. 이 때, 1번 노드의 오른쪽에 배치된 노드부터 순차적으로 세로 방향과 깊이 방향으로 인접한 노드들을 배치할 수 있다. 즉, 1번 노드의 오른쪽 이웃 노드인 2번 노드에 대해 세로 방향과 깊이 방향으로 인접한 노드들을 탐색하여 배치한 이후, 순차적으로 3번 노드부터 10번 노드까지 세로 방향과 깊이 방향으로 인접한 노드들을 탐색하여 배치할 수 있다.

이 후, 도 12에 도시된 것과 같이 1번 노드의 세로 방향에 위치하는 노드들 각각에 대해서도 순차적으로 가로 방향, 세로 방향 및 깊이 방향으로 모든 인접한 노드들을 탐색하여 배치할 수 있다. 즉, 1번 노드의 아래 이웃 노드인 11번 노드에 대해서 가로 방향, 세로 방향 및 깊이 방향으로 인접한 모든 노드들을 탐색하여 링크를 연결하고, 순차적으로 21번 노드부터 91번 노드까지 가로, 세로, 깊이 방향으로 인접한 모든 노드들을 탐색하여 링크 연결을 수행할 수 있다.

이 후, 도 13에 도시된 것과 같이 1번 노드가 속해있는 평면의 뒤에 위치하는 평면들에 대해서 순차적으로 도 7 내지 도 12를 통해 설명한 과정을 수행할 수 있다.

여기까지의 과정을 완료하면 완전한 토러스형 네트워크 토폴로지 정보를 획득할 수 있다.

도 14는 본 발명에 따라 생성되는 IP 주소의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명에 따라 생성되는 IP 주소를 통해 토러스형 네트워크 토폴로지 상에서 IP 주소에 해당하는 스토리지 노드의 상대적인 위치를 직관적으로 파악할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 IP 주소는, 도 9에 도시된 것과 같이 IPv4 주소를 8비트씩 나누어 토러스형 네트워크 토폴로지 구조에서의 평면 정보, 행 정보 및 열 정보를 표현할 수 있다. 그리고, 나머지 8비트에는 IP 주소에 해당하는 스토리지 노드에 대한 링크의 방향성과 포트의 위치를 조합하여 표현할 수 있다.

이와 같은 방식으로 IP 주소를 생성함으로써, 모든 스토리지 노드들의 각 인터페이스들은 IP 주소를 통해 위치와 방향을 쉽게 식별할 수 있고, 관리 서버에서 IP 주소를 생성할 때에도 그 절차를 매우 간단하게 만들어주는 효과가 있을 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 IP 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 IP 정보(1500)는 관리 서버로부터 복수개의 스토리지 노드들로 전달되고, 복수개의 스토리지 노드들은 IP 정보를 이용하여 네트워킹 설정 기능을 모두 수행할 수 있다.

이 때, IP 정보(1500)는 구체적으로 스토리지 노드의 호스트명, 스토리지 노드의 인터페이스명, 인터페이스의 IP 주소 및 IP 주소의 넷 마스크(Netmask) 정보로 구성될 수 있다.

이 때, 도 15에 도시된 IP 정보(1500)를 확인해보면, 스토리지 노드 A의 인터페이스 A_a에는 A_a_IP에 해당하는 IP 주소가 할당된 것을 알 수 있다. 또한, 스토리지 노드 A의 인터페이스 A_b에는 A_b_IP에 해당하는 IP 주소가 할당되고, 스토리지 노드 B의 인터페이스 B_a에는 B_a_IP에 해당하는 IP 주소가 할당된 것을 확인할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가, 시스템을 구성하고 있는 복수개의 스토리지 노드들로부터 이웃 노드 탐색 정보를 획득한다(S1610).

이 때, 관리 서버와 복수개의 스토리지 노드들은 1Gbps의 관리망으로 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보는 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 MAC 주소, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 호스트 이름, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스 이름 및 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스의 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함한다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보는 복수개의 스토리지 노드들이 각각 수집한 이웃 노드들의 정보를 취합하여 생성될 수 있다. 따라서, 이웃 노드 탐색 정보는 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별로 링크된 이웃 노드들의 정보를 포함할 수 있다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보는 관리 서버가 활용할 수 있는 자료구조의 형태일 수 있다.

또한, 도 16에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가 기준 노드를 이용하여 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해 적어도 하나의 이웃 노드의 정보를 수집하도록 요청할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 아직 IP 주소를 할당 받지 못한 상태이기 때문에, MAC 주소를 이용한 MAC 통신을 기반으로 이웃 노드에 대한 정보를 수집하여 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가, 이웃 노드 탐색 정보를 조합하여 복수개의 스토리지 노드들에 대해 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성한다(S1620).

이와 같이 생성된 토러스형 네트워크 토폴로지를 통해서 복수개의 스토리지 노드들에 의한 네트워크가 어느 정도 규모인지와 스토리지 노드의 인터페이스 별 이웃 노드와 이웃 노드의 인터페이스 정보 등을 파악할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들 중 어느 하나의 스토리지 노드와 어느 하나의 스토리지 노드에 대한 적어도 하나의 이웃 노드 간의 스트링 비교를 통해 어느 하나의 스토리지 노드와 적어도 하나의 이웃 노드를 배치하여 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다.

예를 들어, 스토리지 노드들의 호스트명을 이용한 스트링 비교를 통해 더 낮은 값을 오른쪽, 아래, 뒤에 둘 수 있다. 이 때, 스트링 비교 결과를 통해 기준 노드의 위치인 (0, 0, 0)를 기준으로 방향을 배치하는 순서는 오른쪽->왼쪽->아래->위->뒤->앞의 순으로 가정할 수 있다. 이와 같은 가정은 토폴로지의 물리적인 구축 시 어떤 규칙을 적용할지와 직접적인 관련을 갖기 때문에 배치 순서는 한정되지 않고, 규칙에 따라 바뀔 수 있다.

이 때, 이웃 노드 탐색 정보에 포함된 스토리지 노드의 호스트 이름을 기반으로 어느 하나의 스토리지 노드와 적어도 하나의 이웃 노드 각각에 대한 스트링 정보를 획득할 수 있다.

이 때, 토러스형 네트워크 토폴로지는 모든 스토리지 노드들이 스위치에 연결되는 트리 구조와는 달리, 스위치를 없애고 노드들 간에 케이블로 직결하여 연결하는 구조일 수 있다.

따라서, 스토리지 노드들 간의 거리에 해당하는 홉(hop) 수가 크면 그만큼 통신 비용도 증가하게 되고 지연 시간이 길어지게 되는데, 이를 해결하기 위해 평면, 행 및 열을 기반으로 한 토러스 구조의 좌표를 활용하여 복수개의 스토리지 노드들을 효율적으로 배치할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 평면에 해당하는 P축, 행에 해당하는 X축, 열에 해당하는 Y축을 기준으로 (p, x, y) 형태의 좌표로 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가, 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해서 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서의 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성한다(S1630).

이 때, IP 정보는 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 포함할 수 있다.

예를 들어, IP 정보는 복수개의 스토리지 노드들이 인식하고 활용할 수 있는 자료구조에 형태일 수 있으며, 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 IP 주소 및 인터페이스 IP 주소의 넷 마스크 정보 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가 복수개의 스토리지 노드들로 IP 정보를 전달하여 복수개의 스토리지 노드들에게 IP 주소를 할당한다(S1640).

삭제

이 때, 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별로 IP 주소를 할당할 수 있다. 이 때, 관리 서버는 자신이 정한 규칙에 따라 모든 스토리지 노드들의 인터페이스마다 IP 주소를 할당할 수 있다.

예를 들어, 복수개의 스토리지 노드들이 각각 IP 정보를 수신하면, 자료구조 형태의 IP 정보에서 자신의 호스트 이름을 검색하여 적어도 하나의 IP 주소를 추출하고, 인터페이스마다 이름에 맞는 IP 주소를 할당하는 방식으로 모든 스토리지 노드들의 인터페이스마다 IP 주소를 할당할 수 있다.

이 때, 기준 노드는 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상 좌표에서 원점에 위치할 수 있다.

이 때, IP 주소는 평면에 대한 정보, 행에 대한 정보, 열에 대한 정보, 인터페이스의 방향 정보 및 포트의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

따라서, IP 주소만으로도 IP 주소에 해당하는 스토리지 노드와 인터페이스가 어떤 것인지를 직관적으로 파악할 수 있다.

또한, 도 16에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가 복수개의 스토리지 노드들에게 IP 정보를 제공하면서, IP 주소를 기반으로 한 네트워킹 설정을 수행하라고 요청할 수 있다.

이 때, 요청을 받은 복수개의 스토리지 노드들은 네트워킹 관련 설정 파일을 생성할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 인터페이스 별 IP 정보뿐만 아니라 스위치 없이 서로 통신해야 하는 스토리지 노드들을 위해서 라우팅 관련 설정 파일들을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 리눅스기반의 스토리지 노드들은 ifcfg-* 파일을 생성하여 IP 기반의 네트워크를 수행할 수 있도록 설정할 뿐만 아니라, Quagga 패키지 등을 생성하여 라우팅 기능을 수행할 수 있도록 설정할 수도 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 네트워킹 설정이 완료되면 네트워킹 및 라우팅 기능을 활성화한 이후에 그 결과를 관리 서버로 보고할 수 있다. 예를 들어, 리눅스 기반의 스토리지 노드들에서는 service network restart; service zebra start; service ospfd start 등을 수행할 수 있다.

또한, 도 16에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 관리 서버가 기준 노드를 통해 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 네트워크 연결 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검증할 수 있다.

이 때, 복수개의 스토리지 노드들은 각각 네트워크 상태를 측정한 결과를 관리 서버에게 보고할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 네트워크의 연결성 및 링크 성능을 확보할 수 있는데, 복수개의 스토리지 노드들을 통해 측정된 정보를 관리자의 개입 없이 관리 서버가 자동으로 분석하되, 장애가 있거나 성능이 저조한 경우에는 관리자에게 수정 조치해 줄 것을 요청할 수 있다.

이와 같이 실제로 장애에 대한 처리나 대처는 관리자의 개입이 필요하지만, 어느 부분에서 장애가 발생하였는지를 자동으로 검색하는 기능만으로도 시스템 관리의 복잡성은 현저히 줄어들 수 있다.

또한, 도 16에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 IP 자동 할당 방법은 상술한 바와 같은 IP 자동 할당 과정에서 발생하는 다양한 정보를 저장할 수 있다.

이와 같은 IP 자동 할당 방법을 이용함으로써, 엑사바이트급 클라우드 스토리지를 위한 네트워크 구축이나 관리의 복잡도를 최소화할 수 있으며, 엑사바이트급 클라우드 스토리지에 대한 관리 오버헤드를 최소화하여 대용량 스토리지의 운영 및 관리를 효율적으로 할 수 있다.

또한, IP를 자동으로 감지하여 할당함으로써 최소한의 노력만으로도 복잡한 네트워크 토폴로지를 구성할 수 있다.

또한, 시스템이 엑사바이트급 스케일로 거대화되어도 IP 관리자의 개입 없이 IP를 자동으로 할당할 수 있고, 시스템 관리자의 부담을 최소화시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 IP 자동 할당 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 IP 자동 할당 과정은 먼저, 관리 서버가 스토리지 노드(복수개의 스토리지 노드들 또는 기준 노드)로 이웃 노드 정보 검색을 지시할 수 있다(S1702).

이 후, 스토리지 노드는 MAC 통신을 기반으로 이웃 노드를 탐색하여 이웃 노드 탐색 정보를 생성할 수 있다(S1704).

이 후, 스토리지 노드는 이웃 노드 탐색 정보를 관리 서버로 제공할 수 있다(S1706).

이 후, 관리 서버에서는 수신된 이웃 노드 탐색 정보를 이용하여 스토리지 노드에 대한 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성할 수 있다(S1708).

이 후, 관리 서버는 토러스형 네트워크 토폴로지를 기반으로 스토리지 노드의 위치 정보를 획득하여 스토리지 노드에 IP 주소를 할당하기 위한 IP 정보를 생성할 수 있다(S1710).

이 후, 관리 서버는 IP 정보를 스토리지 노드에게 전달하여 IP 주소를 할당할 수 있다(S1712).

이 후, 스토리지 노드는 할당된 IP 주소를 기반으로 네트워킹 설정 파일 및 라우팅 설정 파일 중 적어도 하나를 생성하고(S1718), 생성된 설정 파일을 통해 네트워크를 활성화할 수 있다(S1720).

이 후, 스토리지 노드는 관리 서버에게 네트워크가 활성화 되었음을 보고할 수 있다(S1722).

이 후, 관리 서버는 스토리지 서버에게 네트워크의 상태를 측정해 달라고 요청할 수 있으며(S1724), 스토리지 서버는 관리 서버의 요청에 따라 네트워크의 상태를 측정하여(S1726) 관리 서버에게 결과를 보고할 수 있다(S1728).

이 후, 관리 서버는 측정 결과에 따라, 네트워크에 이상이 없는 경우에는 관리자에게 네트워킹의 자동 구축이 완료되었음을 알릴 수 있고, 네트워크에 이상이 있는 경우에는 관리자에게 장애가 발생하여 처리해 달라고 요청할 수도 있다.

도 18은 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보 생성 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 이웃 노드 탐색 정보 생성 과정은 먼저 이웃 노드를 탐색하기 위한 스토리지 노드가 자신이 가지고 있는 토러스와 관련된 모든 인터페이스 관련 정보를 검색할 수 있다(S1802).

이 때, 인터페이스 정보는 인터페이스 명과 인터페이스의 MAC 주소로 구성될 수 있다.

이 때, MAC 통신을 기반으로 이웃 노드를 탐색하고 정보를 수집하기 위해서 모든 스토리지 노드들은 listening 기능을 수행하는 응용 프로그램이 활성화되어 있어야 한다. 따라서, 복수개의 이웃 노드들은 자신의 인터페이스를 검색하고, 검색된 인터페이스의 수만큼 응답 쓰레드를 활성화시키는 과정을 수행할 수 있다(S1804~S1810).

이 때, 도 18에 도시된 스토리지 노드도 다른 스토리지 노드의 이웃 노드에 해당하므로, 단계 S1804 내지 단계 S1810과 같이 응답 쓰레드를 활성화시킬 수 있다.

이 후, 스토리지 노드는 자신의 모든 인터페이스에서 MAC 통신을 기반으로 broadcast 메시지를 전송하여, 자신과 직접적으로 연결된 이웃 노드들의 인터페이스에 메시지를 전달할 수 있다(S1812~S1818)

이 때, 스토리지 노드의 각 인터페이스의 통신 과정에서는 해당 인터페이스의 이웃 노드에 해당하는 하나의 노드만 응답할 수 있다.

즉, 스토리지 노드의 이웃 노드에 해당하는 이웃 노드 A, B, C, D는 broadcast 메시지를 받고, 이에 대한 응답 정보로써 자신의 호스트명, 인터페이스명, 인터페이스의 MAC 주소를 전달할 수 있다(S1820~1826).

이 후, 스토리지 노드는 자신의 모든 인터페이스에 대해 수집한 이웃 노드 정보를 취합하고(S1828), 취합한 정보를 관리 서버로 보고할 수 있다(S1830).

도 19는 본 발명에 따른 네트워크 상태 검증 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 네트워크 상태 검증 과정은 먼저 관리 서버가 기준 노드에게 모든 IP 주소를 전달하면서 네트워크 상태 검증을 지시할 수 있다(S1902).

이 후, 기준 노드는 ping과 같은 연결성 검증 툴을 이용하여 모든 IP에 대해 연결성 검증을 수행할 수 있다(S1904).

또한, 기준 노드는 iperf, netperf와 같은 네트워크 성능 측정 툴을 이용하여 모든 IP들에 대해 네트워크 성능 점검을 수행할 수 있다(S1906).

이 후, 기준 노드는 연결성 검증 결과 및 네트워크 성능 측정 결과를 매트릭스 형태로 가공하여(S1908) 관리 서버에게 보고할 수 있다(S1910).

이 후, 관리 서버에서는 기준 노드로부터 수신한 연결성 검증 결과 및 네트워크 성능 측정 결과를 분석하고, 이상 지점이 발생한 경우에 오류 정정을 수행할 수 있다(S1912).

또한, 도 19에는 도시하지 아니하였으나, 오류 정정을 수행한 이후에 기준 노드를 통한 재측정 과정을 수행함으로써 전혀 이상 지점이 발견되지 않을 때까지 네트워크 상태 검증을 수행할 수도 있다.

이 때, 오류 정정은 자동으로 수행이 어려운 경우는 시스템 관리자에게 보고하여 수정하도록 할 수 있다.

이와 같은 모든 과정이 완료되고 나면 시스템의 네트워킹 기능이 완성되어 클라우드 스토리지 등의 역할을 수행할 수 있는 상태가 될 수 있다. 또한, 도 19에 기술한 내용은 시스템 운영 중 주기적인 점검 툴로도 활용될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 대규모 토러스 네트워크에서의 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법 및 이를 위한 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

310: 관리 서버
3210-1, 320-2, 320-3, 320-4, 321-1, 322-1, 323-1: 스토리지 노드
330: 1G 관리망 410: 이웃 노드 수집 모듈
420: 토폴로지 생성 모듈 430: IP 생성 모듈
440: 네트워크 활성화 모듈 450: 네트워크 상태 검증 및 처리 모듈
460: 이웃 노드 검색 모듈 470: 네트워크 활성 모듈
480: 네트워크 상태 측정 모듈 500: 이웃 노드 탐색 정보 테이블
610: 평면(plane) 620: 행(row)
630: 열(column) 1500: IP 정보 테이블

Claims

분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치를 이용한 IP 자동 할당 방법에 있어서,
관리 서버가, 시스템을 구성하고 있는 복수개의 스토리지 노드들로부터 이웃 노드 탐색 정보를 획득하는 단계;
상기 관리 서버가, 상기 이웃 노드 탐색 정보를 조합하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에 대해 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계;
상기 관리 서버가, 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해서 상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서의 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성하는 단계; 및
상기 관리 서버가 상기 복수개의 스토리지 노드들로 상기 IP 정보를 전달하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에게 IP 주소를 할당하는 단계
를 포함하고,
상기 토러스형 네트워크 토폴로지를 생성하는 단계는
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 호스트 이름을 기반으로 하나의 스토리지 노드와 상기 하나의 스토리지 노드에 대한 적어도 하나의 이웃 노드 간 스트링 비교를 수행하고, 상기 복수개의 스토리지 노드들을 스트링 비교 결과 및 기정의된 규칙에 따라 배치하여 상기 토러스형 네트워크 토폴로지를 구축하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이웃 노드 탐색 정보는
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 MAC 주소, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 호스트 이름, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스 이름 및 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스의 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 IP 정보는
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 IP 주소를 할당하는 단계는
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별로 상기 IP 주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 토러스형 네트워크 토폴로지는
평면(Plane), 행(row) 및 열(column)로 구성되는 완전 대칭형 구조인 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 토러스형 네트워크 토폴로지는 기준 위치가 되는 기준 노드를 포함하고,
상기 기준 노드는
상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상 좌표에서 원점에 위치하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 IP 주소는
상기 평면에 대한 정보, 상기 행에 대한 정보, 상기 열에 대한 정보, 인터페이스의 방향 정보 및 포트의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 IP 자동 할당 방법은
상기 관리 서버가 상기 기준 노드를 통해 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 네트워크 연결 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 이웃 노드 탐색 정보를 획득하는 단계는
상기 관리 서버가 상기 기준 노드를 이용하여 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대해 적어도 하나의 이웃 노드의 정보를 수집하도록 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 복수개의 스토리지 노드들은
MAC 통신을 기반으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드를 탐지하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 방법.
MAC 통신을 기반으로 적어도 하나의 이웃 노드를 탐지하여 이웃 노드 탐색 정보를 생성하는 복수개의 스토리지 노드들; 및
상기 복수개의 스토리지 노드들로부터 상기 이웃 노드 탐색 정보를 획득하여 토러스(Torus)형 네트워크 토폴로지를 생성하고, 상기 토러스형 네트워크 토폴로지의 구조상에서 위치를 알 수 있는 IP 정보를 생성하여 상기 복수개의 노드들에게 IP 주소를 할당하고, 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 네트워크 연결 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검증하는 관리 서버
를 포함하고,
상기 관리 서버는
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 호스트 이름을 기반으로 하나의 스토리지 노드와 상기 하나의 스토리지 노드에 대한 적어도 하나의 이웃 노드 간 스트링 비교를 수행하고, 상기 복수개의 스토리지 노드들을 스트링 비교 결과 및 기정의된 규칙에 따라 배치하여 상기 토러스형 네트워크 토폴로지를 구축하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 복수개의 스토리지 노드들은
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각에 대한 스토리지 노드의 호스트 이름, 스토리지 노드의 인터페이스 이름, 인터페이스의 MAC 주소, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 호스트 이름, 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스 이름 및 인터페이스에 의한 이웃 노드의 인터페이스의 MAC 주소 중 적어도 하나의 정보를 수집하여 상기 이웃 노드 탐색 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 관리 서버는
상기 IP 정보를 상기 복수개의 스토리지 노드들로 전달하여 상기 복수개의 스토리지 노드들에게 상기 IP 주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치.
삭제
청구항 16에 있어서,
상기 복수개의 스토리지 노드들은
상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 포함하는 상기 IP 정보에서 상기 복수개의 스토리지 노드들 각각의 인터페이스 별 IP 주소를 검색하여 상기 IP 주소를 할당 받는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치.
삭제
청구항 14에 있어서,
상기 토러스형 네트워크 토폴로지는 평면(Plane), 행(row) 및 열(column)로 구성되는 완전 대칭형 구조이고, 상기 IP 주소는 상기 평면에 대한 정보, 상기 행에 대한 정보, 상기 열에 대한 정보, 인터페이스의 방향 정보 및 포트의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스토리지 시스템을 위한 IP 자동 할당 장치.