KR102543459B1 - 엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엣지 클라우드 인프라 구축 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 대규모 엣지 클라우드를 동시에 병렬로 구축할 수 있는 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 엣지 클라우드(Edge Cloud)의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템으로서, 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송하면, 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)를 생성하고, 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성된 클러스터를 구축하여 상기 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법{Edge cloud building system and method for parallel installation of edge cloud}
본 발명은 엣지 클라우드 인프라 구축 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 대규모 엣지 클라우드를 동시에 병렬로 구축할 수 있는 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법에 관한 것이다.
클라우드 인프라의 사용은 편리하지만 클라우드 인프라의 구축은 쉬운 일이 아니다. 잘 갖추어진 클라우드 인프라는 온디맨드(On-demand) 서비스로 사용자에게 자원 이용의 편의성을 제공하지만, 클라우드 인프라 자체를 구축하기 위해서는 설계부터 설치·테스트(검증)에 이르기까지 상용 준비를 위해 많은 시간이 소요되고, 시행착오의 반복이 수반되는 복잡한 과정이다.
클라우드 인프라의 구축은 구성요소의 복잡도와 설치·설정의 난해함으로 인해 고도로 훈련된 엔지니어에 의해 수행되어야 한다.
컴퓨팅 인프라의 혁신이 클라우드 컴퓨팅(Cloud computing)을 거쳐 엣지 컴퓨팅(Edge computing)으로 확산됨에 따라 로봇·드론·자율주행차량 등과 같이 단말의 지능화가 빠르게 진행되면서 AI 서비스를 탑재하여 이전과 비교할 수 없는 높은 수준의 실시간 응답 처리 능력과 단말로부터의 대용량 데이터 수집 및 학습 능력이 요구되었다.
이러한 능력이 필요하기 때문에 모든 데이터를 중앙에서 처리하는 클라우드 컴퓨팅이 구축되었으나, 클라우드 컴퓨팅으로는 한계가 있어 이를 극복하고자 엣지 클라우드(edge cloud)가 등장하였다.
엣지 클라우드의 수요는 점점 증가하고 있는데 엣지 클라우드 구축은 이전 클라우드 인프라 구축보다 더욱 어려운 작업이 되고 있다.
5G·IoT·AI/ML·AR/VR·로봇 등과 같이 4차 산업 혁명을 주도하는 기술을 중심으로 엣지 클라우드의 수요가 크게 증가하고 있는데, 작은 단위의 수많은 데이터 센터가 광역에 걸쳐 조밀하게 분산 배치되어야 하는 엣지 컴퓨팅 환경에서는 클라우드 인프라 구축의 어려움이 기하급수적으로 증가하게 된다. 한국 기준으로 봤을 때, 5G 서비스를 위해 필요한 기지국 단위의 엣지 클라우드 인프라는 4만 개 이상에 달한다.
이에 따라 엣지 클라우드 수요에 부응할 수 있도록 클라우드 인프라 구축의 자동화가 필요한 상황이다.
특히 종래 기술은 하나의 클러스터에 대한 설치 도구를 제공하며 여러 개의 클러스터에 대한 설치 작업을 병렬적으로 진행하지 못하고 있다. 즉 엣지 클라우드 환경은 클러스터의 개수가 매우 많기 때문에 운영자의 개입이 최소화된 채 여러 개의 엣지 클라우드 설치를 동시에 진행할 수 있어야 하는데, 종래 기술은 이러한 요구사항을 만족시키지 못하였다.
(선행문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2019-0001890호(2019. 01. 07.)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엣지클라우드 수요에 부응할 수 있도록 엣지 클라우드 인프라 구축을 자동화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엣지 클라우드 작업자가 대규모의 엣지 클라우드를 동시에 병렬적으로 구축할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 엣지 클라우드(Edge Cloud)의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템으로서, 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송하면, 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)를 생성하고, 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성된 클러스터를 구축하여 상기 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 생성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 클러스터 컨트롤러는 상기 클러스터별 워커 컨트롤러로부터 클러스터 작업 로그(log)를 받아 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한편 운영자가 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface)를 이용해 다중 클러스터 설치 요청을 입력하고 실시간 클러스터 작업 로그를 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 방법은 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드(Edge Cloud) 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송하는 단계; 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)를 생성하는 단계; 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성된 클러스터를 구축하는 단계를 포함하여, 상기 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 생성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 방법은 상기 클러스터 컨트롤러가 상기 클러스터별 워커 컨트롤러로부터 클러스터 작업 로그(log)를 받아 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 클러스터를 구축하는 단계는 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 자동화 스트립트(script)를 이용해 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복수의 엣지 클라우드 인프라를 동시에 병렬적으로 구축할 수 있기 때문에 대규모 클라우드 인프라를 대상으로 설치·업데이트·백업/복원 작업을 반복적으로 수행하면서 소모되는 작업 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 엣지 클라우드의 병렬 설치 과정을 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1은 본 발명에 따른 엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 엣지 클라우드 구축 시스템은 엣지 단말(edge device, 100), 엣지 클라우드(edge cloud, 200), 중앙 클라우드(central cloud, 300) 및 중앙 클라우드(300) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform, 400)으로 구성된다.
엣지 클라우드(200)는 IoT 센서(미도시) 및 액추에이터(미도시)를 포함하는 다수의 엣지 단말(100)에 연결되어 엣지 단말(100)로부터 각종 데이터를 수신하고 엣지 단말(100)로 제어신호를 전송하는 엣지 컴퓨팅(Edge computing)을 수행한다.
중앙 클라우드(300)는 다수의 엣지 클라우드(200)로부터 데이터를 받아 클라우드 컴퓨팅을 실행하고 엣지 클라우드(200)로 실행 결과를 전달한다.
다수의 엣지 단말(100)은 많은 데이터(예컨대, 빅데이터)를 생산하고, 엣지 클라우드(200)는 기본적으로 엣지 단말(100)로부터 데이터 수집, 빅데이터 활용을 위한 데이터 정제, 빅데이터의 본 처리를 위한 클리닝, 샘플링, 결합 등의 전처리를 수행하고 그 결과를 중앙 클라우드(300)로 전달한다.
엣지 클라우드(200)의 기능을 다양하게 설계할 수 있는데, 예를 들어, 중앙 클라우드(300)로 보내지 않고도 자체적으로 처리하도록 설계할 수도 있고, 기본적 기능만을 수행하고 핵심 태스크(task)는 모두 중앙 클라우드(300)로 넘기도록 설계할 수도 있다.
중앙 클라우드(300)는 주로 딥러닝(deep-learning) 등의 심층 학습 및 그에 관련된 분석·추론 등을 수행하며, 엣지 클라우드(200)에서 넘겨받은 태스크를 종합적으로 수행하거나 특정 엣지 클라우드(200)에 태스크의 일부를 분배한다.
중앙 클라우드(300)에서 처리된 결과 또는 엣지 클라우드(200)에서 자체 처리된 결과는 엣지 단말(100)로 인가되어 엣지 단말(100)의 동작이 제어된다.
중앙 클라우드(300) 상에는 본 발명에 따른 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform, 400, 이하 "프로비저닝 자동화 플랫폼"이라 한다)이 구비되어 있다.
프로비저닝 자동화 플랫폼(400)은 복수의 엣지 클라우드에 대한 설계·설치(신규, 업데이트, 복구)·검증(설치 전/후)·운영 중의 검증 및 백업 등의 작업을 수행할 수 있다.
프로비저닝 자동화 플랫폼(400)은 복수의 엣지 클라우드 인프라에 대해 병렬 작업을 수행할 수 있다. 즉 자동화 플랫폼(400)은 작업 대상별 전담 컨트롤러를 병렬 배치 및 운영하여 엣지 클라우드를 동시에 구축하면서 엣지 클라우드 내 복수의 클러스터에 대해 병렬 작업을 수행할 수 있으며 이때 개별 작업 간에 상호 영향을 주지 않고 각 작업을 진행할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템을 이루는 각 주체의 내부 구성을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 대규모 엣지 클라우드를 병렬로 구축하기 위해 다중 엣지 컨트롤러 및 다중 클러스터 컨트롤러 방식으로 구현되며, 클러스터 인증서 생성, 클러스터 연결, 플랫폼 컴포넌트(platform component) 설치 등은 자동화 스크립트(Ansible script)에 의해 한 번에 처리될 수 있다.
도 2를 참조하면, 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)은 대시보드(Dashboard, 401), 커맨드 라인 인터페이스(Command-line interface, CLI, 402), 마스터 컨트롤러(Master Controller, 403), 엣지 클라우드별 엣지 컨트롤러(Edge Controller, 404), 메시지 큐(Message Queue, 405) 등을 구비하고 있다.
운영자(admin)는 대시보드(401) 또는 커맨드 라인 인터페이스(402)를 이용해 다중 클러스터 설치를 요청하는 한편 다중 클러스터 설치·업데이트·노드의 확장/삭제 등의 작업 상태를 확인할 수 있다.
마스터 컨트롤러(403)는 운영자로부터 다중 클러스터 설치 요청을 입력 받으면 엣지 클라우드(200)와 연동되어 있는 엣지 컨트롤러(404)에 다중 클러스터 설치 요청을 전달한다.
엣지 컨트롤러(404)는 엣지 클라우드(200) 내의 엣지 에이전트(Edge Agent, 201)와 실시간 데이터 처리를 수행한다. 엣지 컨트롤러(404)는 엣지 에이전트(201)로 클러스터 설치·업그레이드·노드 확장 및 삭제 등의 요청을 전달할 수 있다. 이때 엣지 컨트롤러(404)는 엣지 에이전트(201)로 클러스터 프로비저닝을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 전달한다.
CRD(Custom Resource Defintion)는 쿠버네티스(kubernetes)에서 제공되는 기본 워크로드(workload) 외에 사용자가 특정 객체의 커스텀 리소스(Custom Resource)를 정의한 것이다. 장비 정보(OS, 시스템 사양, CPU, 메모리 용량, 디스크 용량 등), 클러스터 정보(버전, 마스터/워커 노드 등), 오토스케일 정보, 애드온 애플리케이션 정보가 CRD로 구성된다.
엣지 에이전트(201)는 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller, 202)에 다중 클러스터 설치 요청 및 클러스터의 CRD를 전달한다. 엣지 에이전트(201)는 엣지 컨트롤러(404)와 실시간 데이터 처리를 수행하고, 오픈스택(OpenStack)을 설치한다. 엣지 에이전트(201)는 오픈스택 설치, 클러스터 프로비저닝, 헬스(Health) 체크와 관련된 상태값을 클러스터 컨트롤러(202)에 전달한다.
클러스터 컨트롤러(202)는 CRD를 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터의 실제 처리를 담당하는 워커 컨트롤러(Worker Controller, 203)를 생성한다.
워커 컨트롤러(203)는 클러스터 API를 통해 오픈스택(OpenStack) 내부에 인프라와 관련된 인스턴스(vm, network, load-balancer 등)를 생성하고 컴포넌트 인스톨러(component installer)로 클러스터를 구축한다. 즉 워커 컨트롤러(203)는 자동화 스크립트(Ansible script)를 이용해 클러스터 설치·업그레이드·노드 확장/삭제 등의 작업을 한 번에(one-step) 처리할 수 있다.
워커 컨트롤러(203)는 클러스터 설치 동안 클러스터 작업 로그(log)를 생성하여 이를 엣지 에이전트(201)로 전달한다. 엣지 에이전트(201)는 클러스터 작업 로그를 클러스터 컨트롤러(202)에 전달하고, 클러스터 컨트롤러(202)는 클러스터 작업 로그 정보를 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)의 메시지 큐(405)로 전송한다.
도 3은 본 발명에 따른 엣지 클라우드의 병렬 설치를 위한 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 먼저 운영자가 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard, 401) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface, CLI, 402)를 이용해 다중 클러스터 설치 요청을 입력한다.
그러면 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)의 마스터 컨트롤러(403)가 다중 클러스터 설치 요청을 엣지 클라우드별 엣지 컨트롤러(404)로 전달하고, 각 엣지 컨트롤러(404)는 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드(200) 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송한다(S10).
다중 클러스터 설치 요청은 각 엣지 클라우드(200)의 엣지 에이전트(201)에 수신되고, 엣지 에이전트(201)는 클러스터 컨트롤러(202)에 다중 클러스터 설치 요청을 전달한다.
다음 복수의 엣지 클라우드(200) 상의 각 클러스터 컨트롤러(202)가 엣지 에이전트(201)로부터 다중 클러스터 설치 요청을 수신하면, 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(203)를 생성한다(S20).
이후 클러스터별 워커 컨트롤러(203)는 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성된 클러스터를 구축하게 된다(S30). 이때 클러스터별 워커 컨트롤러(203)는 자동화 스트립트(Ansible script)를 이용해 클러스터를 생성할 수 있다. 이에 따라 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 병렬적으로 생성될 수 있다.
클러스터별 워커 컨트롤러(203)에 의해 다중 클러스터가 생성되는 동안, 클러스터 작업 로그(log)가 생성되어 엣지 에이전트(201)에 전달되고, 엣지 에이전트(201)는 클러스터 작업 로그를 클러스터 컨트롤러(202)에 전달한다. 그러면 클러스터 컨트롤러(202)는 클러스터 작업 로그를 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)의 메시지 큐(405)로 전송한다(S40).
이에 따라 운영자는 메시지 큐(405)에 전달된 클러스터 작업 로그를 대시보드(Dashboard, 401) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface, CLI, 402)를 이용해 실시간 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 엣지 단말 200: 엣지 클라우드
300: 중앙 클라우드
400: 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼

Claims (6)

  1. 엣지 클라우드(Edge Cloud)의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템에 있어서,
    중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송하면,
    상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)를 생성하고,
    상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성된 클러스터를 구축하여 상기 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 생성되며,
    상기 클러스터 컨트롤러는 상기 클러스터별 워커 컨트롤러로부터 클러스터 작업 로그(log)를 받아 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드 구축 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    운영자가 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface, CLI)를 이용해 다중 클러스터 설치 요청을 입력하고 실시간 클러스터 작업 로그(log)를 확인하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드 구축 시스템.
  4. 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 구축 예정인 복수의 엣지 클라우드(Edge Cloud) 각각에 다중 클러스터 설치 요청을 전송하는 단계;
    상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 다중 클러스터 설치 요청에 포함된 클러스터 프로비저닝(Cluster Provisioning)을 위한 CRD(Custom Resource Definition)을 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)를 생성하는 단계;
    상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 자동화 스트립트(Ansible script)를 이용해 각각 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)로 구성하여 상기 복수의 엣지 클라우드 상에 각각 다중 클러스터가 동시에 생성되도록 클러스터를 구축하는 단계; 및
    상기 클러스터 컨트롤러가 상기 클러스터별 워커 컨트롤러로부터 클러스터 작업 로그(log)를 받아 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드의 병렬 설치가 가능한 엣지 클라우드 구축 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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