KR102549159B1 - 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법 - Google Patents

엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엣지 클라우드 검증 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 엣지 클라우드의 아키텍처의 설계, 설치 및 운영 단계에서 각각 해당 검증을 자동화할 수 있는 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템으로서, 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하면, 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 클러스터의 실제 처리를 담당하는 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달하고, 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 접속하여 상기 자동화 스크립트를 실행하고, 상기 클러스터 컨트롤러가 그 실행 결과를 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템 및 방법{Edge cloud building system and method for verification automation}
본 발명은 엣지 클라우드 검증 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 엣지 클라우드의 아키텍처의 설계·설치 및 운영 단계에서 각각 해당 검증을 자동화할 수 있는 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 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·테스트에 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 엣지 클라우드 설치 전 사전 검증, 설치 후 자동으로 검증하여 안전한 클라우드 인프라를 준비하고 상용 운용 중에는 주기적 또는 간헐적으로 검증하여 엣지 클라우드를 효율적으로 관리할 필요가 있다.
(선행문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2019-0001890호(2020. 7. 15. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 엣지 클라우드 수요에 부응할 수 있도록 엣지 클라우드 인프라 구축을 자동화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엣지 클라우드 설계·설치 및 운영 과정에서 엣지 클라우드를 자동 검증하여 안전한 엣지 클라우드를 준비하고 엣지 클라우드의 효율적 운영 및 관리를 도모하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템으로서, 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하면, 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 클러스터의 실제 처리를 담당하는 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달하고, 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 접속하여 상기 자동화 스크립트를 실행하고, 상기 클러스터 컨트롤러가 그 실행 결과를 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
여기서 운영자가 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface)를 이용해, 검증 대상 엣지 클라우드를 선택하고 검증 대상 엣지 클라우드에서 실행된 자동화 스크립트의 결과를 확인하는 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 방법은 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하는 단계; 상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 클러스터의 실제 처리를 담당하는 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달하는 단계; 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 접속하여 상기 자동화 스크립트를 실행하는 단계; 및 상기 클러스터 컨트롤러가 상기 클러스터별 워크 컨트롤러로부터 상기 자동화 스크립트의 실행 결과를 받아 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 단계를 포함한다.
여기서 상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 접속하여 상기 자동화 스크립트를 실행하는 단계는 상기 클러스터별 워크 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 SSH(Secure Shell) 프로토콜로 접속하여 자동화 스크립트(Ansible script)를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface)를 통해 상기 자동화 스크립트의 실행 결과가 출력되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인프라 구축 단계별 검증 자동화를 통해 설계 시점에서의 사전 검증, 설치 후 검증, 운영 중 주기적 또는 간헐적 검증을 수행함으로써 엣지 클라우드를 안전하게 준비할 수 있고 구축 이후 엣지 클라우드를 효율적으로 운영 및 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 수행되는 과정을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 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 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 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 엣지 클라우드의 인프라, 클러스터 및 플랫폼 애플리케이션에 대한 설계 작업을 위해 사용자 인터페이스 기반 설계 도구를 제공하고, 그 설계 도구에 의해 생성된 설계자의 설계 결과물(IaaS 설계정보, KaaS 설계정보, PaaS 설계정보)을 기반으로 이미지(서버 노드 이미지 및 PaaS 컴포넌트 이미지) 및 자동화 스크립트(Ansible script)를 자동 생성할 수 있다.
프로비저닝 자동화 플랫폼(400)은 사용자(엣지 클라우드 설계자)로부터 엣지 클라우드 인프라 설치 요청을 입력 받아 구축 예정인 엣지 클라우드에 해당 설치 요청을 전송할 수 있다.
클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)으로부터 엣지 클라우드 인프라 설치 요청을 수신하면, 엣지 클라우드 내의 머신 컨트롤러(machine controller)는 서버 노드 이미지(Server Node Image)를 통해 인프라를 생성하여 클러스터를 생성하고, PaaS 컴포넌트 이미지(PaaS Component Image)를 통해 클러스터에 플랫폼 애플리케이션을 설치하게 된다.
이후 엣지 클라우드 내의 머신 컨트롤러는 자동화 스크립트(Ansible script)를 실행하여, 클러스터 인증서 생성, 클러스터를 구성하는 마스터 노드(Master Node) 및 워커 노드(Worker Node)의 연결 작업, PaaS 컴포넌트 디플로이(deploy) 등을 포함하는 클러스터의 세부 설정 작업을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템을 이루는 각 주체의 내부 구성을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 다중 엣지 컨트롤러 및 다중 클러스터 컨트롤러 방식을 통해 대규모 엣지 클라우드를 병렬로 구축할 수 있고, 자동화 스크립트(Ansible script)를 실행하여 클러스터 인증서 생성, 클러스터 연결, 플랫폼 컴포넌트(platform component) 설치 등의 세부 설정 작업을 한 번(One step)에 처리할 수 있다.
이와 같이, 대규모 엣지 클라우드를 구축한 후에 본 발명에 따른 엣지 클라우드 구축 시스템은 각 엣지 클라우드에 대해 설치 검증을 수행할 수 있다.
먼저 대규모 엣지 클라우드를 병렬적으로 구축하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
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.
클러스터 컨트롤러(202)는 CRD를 기준으로 CR(Custom Resource)을 생성하여 클러스터의 실제 처리를 담당하는 워커 컨트롤러(Worker Controller, 203)를 생성한다.
워크 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 워크 컨트롤러(203)는 자동화 스크립트(Ansible script)를 이용해 클러스터 설치, 업그레이드, 노드 확장/삭제 등의 작업을 한 번에(one-step) 처리할 수 있다.
다음으로 대규모 엣지 클라우드에 대한 설치 검증 과정을 설명한다.
프로비저닝 자동화 플랫폼(400)은 각 엣지 클라우드로 다중 클러스터에 대한 검증을 요청할 수 있다. 즉 운영자는 대시보드(401) 또는 커맨드 라인 인터페이스(402)를 이용해 검증 대상 엣지 클라우드를 선택하여 다중 클러스터에 대한 검증을 요청할 수 있다.
마스터 컨트롤러(403)는 운영자로부터 다중 클러스터 검증 요청을 입력 받으면 해당하는 엣지 클라우드(200)와 연동되어 있는 엣지 컨트롤러(404)에 다중 클러스터 검증 요청을 전달한다.
엣지 컨트롤러(404)가 해당하는 엣지 클라우드의 엣지 에이전트(201)에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하면, 엣지 에이전트(201)는 각 클러스터 컨트롤러(202)에 클러스터 검증 요청을 전달한다.
클러스터 컨트롤러(202)가 클러스터 검증 요청을 받으면, 클러스터의 실제 처리를 담당하는 워커 컨트롤러(Worker Controller, 203)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달한다.
워커 컨트롤러(203)는 클러스터의 대상 노드에 SSH(Secure Shell) 프로토콜로 접속하여 자동화 스크립트를 실행하고, 그 실행 결과를 클러스터 컨트롤러(202)에 전달한다. 클러스터 컨트롤러(202)는 클러스터 실행 결과를 프로비저닝 자동화 플랫폼(400)의 메시지 큐(405)로 전송한다.
그러면 운영자는 대시보드(401) 또는 커맨드 라인 인터페이스(402)를 통해 다중 클러스터 검증 결과를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 수행되는 과정을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 먼저 운영자는 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 기반 설계 도구를 통해 생성한 설계자의 설계 결과물을 엣지 클라우드에 설치하기 전에 검증할 수 있다.
즉 운영자는 엣지 클라우드에 인프라, 클러스터 및 애플리케이션 설치 전에 인프라 구성요소 연동 테스트, 클러스터 구성요소 연동 테스트 및 구성 MSA(MicroService Architecture) 애플리케이션 연동 테스트를 실시할 수 있다.
이후 운영자는 설계 결과물을 각 엣지 클라우드에 실제로 설치한 후 설치 검증을 수행할 수 있다. 즉 운영자는 본 발명에 따른 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템을 통해 검증 스크립트(check script)를 Ansible/Shell로 구성하여 네트워크·스토리지·로드밸런서(LB)·VM 등의 인프라 연동 테스트를 실시하고, 클러스터의 기본 동작(무결성, 성능) 및 보안 관련 적합성을 테스트할 수 있다.
또한 운영자는 실제 엣지 클라우드 운영 중에 주기적(일별, 월별, 분기별, 연도별) 또는 간헐적으로 클러스터 기능 및 보안 적합성을 검증할 수 있다.
이와 같이 엣지 클라우드 운영자는 엣지 클라우드의 설계·설치 및 운영 단계에서 CIS(Center for Internet Security)의 검증 항목에 대해 오픈 API를 통해 검증 리포트를 받을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 (5)

  1. 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 시스템에 있어서,
    중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하면,
    상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 클러스터의 실제 처리를 담당하는 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달하고,
    상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 접속하여 상기 자동화 스크립트를 실행하고, 상기 클러스터 컨트롤러가 그 실행 결과를 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하며,
    운영자가 상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface)를 이용해, 검증 대상 엣지 클라우드를 선택하고 검증 대상 엣지 클라우드에서 실행된 자동화 스크립트의 결과를 확인하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드 구축 시스템.
  2. 삭제
  3. 중앙 클라우드(Central Cloud) 상의 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼(Cloud Infra Provisioning Automation Platform)이 복수의 엣지 클라우드 각각에 다중 클러스터 검증 요청을 전송하는 단계;
    상기 복수의 엣지 클라우드 상의 각 클러스터 컨트롤러(Cluster Controller)가 클러스터의 실제 처리를 담당하는 클러스터별 워커 컨트롤러(Worker Controller)에 클러스터 검증을 위한 자동화 스크립트(Ansible script)를 전달하는 단계;
    상기 클러스터별 워커 컨트롤러가 클러스터의 대상 노드에 SSH(Secure Shell) 프로토콜로 접속하여 상기 자동화 스크립트(Ansible script)를 실행하는 단계;
    상기 클러스터 컨트롤러가 상기 클러스터별 워커 컨트롤러로부터 상기 자동화 스크립트의 실행 결과를 받아 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼으로 전송하는 단계; 및
    상기 클라우드 인프라 프로비저닝 자동화 플랫폼의 대시보드(Dashboard) 또는 커맨드 라인 인터페이스(Command-Line Interface)를 통해 상기 자동화 스크립트의 실행 결과가 출력되는 단계를 포함하는 엣지 클라우드에 대한 검증 자동화가 가능한 엣지 클라우드 구축 방법.
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