KR102579162B1 - 엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법 - Google Patents

엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 요구하는 엣지 플랫폼 내에서의 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 지원할 수 있는 엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법에 관한 것이다.

Description

엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법{MANAGEMENT APPARATUS FOR EDGE PLATFORM, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 지원할 수 있는 효율적인 네트워크 관리 방안에 관한 것이다.
서버리스 컴퓨팅은 애플리케이션을 제외한 모든 요소를 클라우드 제공자가 제공하는 서비스 형태로서, 어플리케이션을 제외하고 물리적 인프라, 가상 머신, 컨테이너 그리고 통합적으로 관리하는 영역을 클라우드 제공자가 서비스하며, 사용자는 어플리케이션을 관리할 수 있다.
이 중 컨테이너는 가상 머신(VM, Virtual Machine)에 비해 훨씬 가벼운 가상화 기술로서, 애플리케이션 실행을 위한 모든 연관 요소를 하나의 패키지로 구성하여 구동시킬 수 있어, 가상 머신에 비해 용량이 적기 때문에 개발자는 컨테이너를 생성 및 배포하는 시간을 단축시킬 수 있고, 재 기동 또한 빠르다는 장점을 가진다.
한편, 기존의 클라우드 환경에서 제공되던 다양한 IT 서비스 및 기술을 모바일 네트워크의 엣지에서 제공하고자 하는 개념인 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서도 전술한 컨테이너를 포함한 가상 자원의 지원을 요구하고 있다.
이와 관련하여, 현재의 대부분의 서비스는, 컨테이너화된 어플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링 및 관리해주는 오픈소스 시스템인 쿠버네티스(Kubernetes)의 기반의 마이크로 서비스 아케텍쳐로 구성된 관계로, 전술한 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서도 마찬가지로 이러한 쿠버네티스의 지원이 필수적이다.
특히, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서의 또 하나의 요구 사항은, 단일 인스턴스(Instance)가 여러 고객의 서비스를 제공하는 멀티 테넌시(Multi-tenancy)이므로, 이에 따라 여러 고객의 독립적인 서비스가 배포 설치 운영되는 환경을 고려한다면, 각 서비스가 보안 및 안정성을 위해서 네트워크 및 리소스 적으로 분리될 필요가 있다.
이에, 본 발명에서는, 가상 머신(VM, Virtual Machine)들을 생성하고 그 위에 컨테이너를 설치하는 방식으로 고객 별 서비스가 제공되는 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서, 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 지원할 수 있는 효율적인 네트워크 관리 방안을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 지원할 수 있는 효율적인 네트워크 관리 방안을 제안하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치는, 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여, 상기 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 네트워크 생성부; 및 상기 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하는 네트워크 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리부는, 스위치(Physical Switch) 기반의 라우팅을 지원하는 외부 네트워크(External Network)를 상기 가상 라우터에 연결하여, 상기 외부 네트워크 및 엣지 게이트웨이 장치를 통한 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 생성되며, 상기 가상 라우터에는, 상기 외부 네트워크와의 연결에 따라 상기 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 상기 인터넷 트래픽 시도 시, 상기 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 상기 인터넷 트래픽을 처리하며, 상기 엣지 게이트웨이 장치는, 상기 인터넷 트래픽 처리 과정에서 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시에는 상기 출발지 주소와 상기 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 따라, 상기 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 상기 인바운드 패킷을 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리하며, 상기 엣지 게이트웨이 장치는, 상기 인바운드 패킷 인입 시, 상기 인바운드 패킷의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소를 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변경하여 전달할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법은, 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여, 상기 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 네트워크 생성단계; 및 상기 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하는 네트워크 관리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리단계는, 스위치(Physical Switch) 기반의 라우팅을 지원하는 외부 네트워크(External Network)를 상기 가상 라우터에 연결하여, 상기 외부 네트워크 및 엣지 게이트웨이 장치를 통한 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 생성되며, 상기 가상 라우터에는, 상기 외부 네트워크와의 연결에 따라 상기 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 상기 인터넷 트래픽 시도 시, 상기 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 상기 인터넷 트래픽을 처리하며, 상기 엣지 게이트웨이 장치는, 상기 인터넷 트래픽 처리 과정에서 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시에는 상기 출발지 주소와 상기 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 따라, 상기 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 상기 인바운드 패킷을 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 네트워크는, 상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리하며, 상기 엣지 게이트웨이 장치는, 상기 인바운드 패킷 인입 시, 상기 인바운드 패킷의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소를 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변경하여 전달할 수 있다.
이에, 본 발명의 엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법에 의하면, 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 가상 머신(VM) 간의 통신을 지원하는 내부 네트워크(Internal Network)에 관한 객체를 정의하고, 이를 기반으로 내부 네트워크에 속한 가상 머신의 통신 영역을 확장함으로써, 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅 환경을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 네트워크(Internal Network)를 설명하기 위한 예시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 머신에 대한 통신 영역 확장을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 IP 주소(Floating IP) 기반 인바운드 패킷(Inbound Packet) 처리를 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터넷 트래픽 처리 동작을 설명하기 위한 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인바운드 트래픽 처리 동작을 설명하기 위한 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 가상 머신(VM, Virtual Machine) 상에 가상 자원인 컨테이너를 설치하여 이를 기반으로 고객 별 서비스를 제공하는 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 기술을 다룬다.
이러한, 모바일 엣지 컴퓨팅 기술은, 다양한 IT 서비스 및 기술을 모바일 네트워크의 엣지에서 제공하고자 하는 개념으로서, 기존의 클라우드 환경에서와 마찬가지로 가상 자원인 컨테이너의 지원을 요구한다.
여기서, 컨테이너는 가상 머신에 비해 훨씬 가벼운 가상화 기술로서, 애플리케이션 실행을 위한 모든 연관 요소를 하나의 패키지로 구성하여 구동시킬 수 있어, 가상 머신에 비해 용량이 적기 때문에 개발자는 컨테이너를 생성 및 배포하는 시간을 단축시킬 수 있고, 재 기동 또한 빠르다는 장점을 가진다.
이와 관련하여, 현재의 대부분의 서비스는, 컨테이너화된 어플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링 및 관리해주는 오픈소스 시스템인 쿠버네티스(Kubernetes)의 기반의 마이크로 서비스 아케텍쳐로 구성된 관계로, 전술한 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서도 마찬가지로 이러한 쿠버네티스의 지원이 필수적이다.
특히, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서의 또 하나의 요구 사항은, 단일 인스턴스(Instance)가 여러 고객의 서비스를 제공하는 멀티 테넌시(Multi-tenancy)이므로, 이에 따라 여러 고객의 독립적인 서비스가 배포 설치 운영되는 환경을 고려한다면, 각 서비스가 보안 및 안정성을 위해서 네트워크 및 리소스 적으로 분리되어야만 한다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는, 가상 머신(VM, Virtual Machine)들을 생성하고 그 위에 컨테이너를 설치하는 방식으로 고객 별 서비스가 제공되는 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서, 엣지 플랫폼 내에서의 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 지원할 수 있는 네트워크 관리 방안을 제안하고자 한다.
이와 관련하여, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅 환경을 예시적으로 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서는, 엣지 플랫폼 내에서 가상 머신(VM) 간의 연결 구조를 가지는 가상 네트워크를 관리하는 엣지 플랫폼 관리장치(100), 및 가상 머신과 관련된 인터넷 패킷 처리를 지원하는 엣지 게이트웨이 장치(200)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서, 엣지 플랫폼 관리장치(100)는 파드(POD)로 이루어진 가상 머신(VM) 간 연결 구조로 가상 네트워크를 생성 및 제어하기 위한 장치를 일컫는 것으로서, 예컨대, 소프트웨어 정의 네트워킹 컨트롤러(SDN Controller)가 이에 해당될 수 있다.
그리고, 엣지 게이트웨이 장치(200)는 가상 머신의 인터넷 연동 필요 시, 가상 네트워크와 인터넷 간에 인터넷 트래픽을 전달하기 위해 마련된 트래픽 처리용 게이트웨이 노드를 일컫는 것으로서, 소프트웨어를 기반으로 서버에서 구동되는 형태를 가질 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서는, 전술한 구성을 기반으로, 엣지 플랫폼 내에서의 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 지원할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 구성을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 개략적인 구성을 보여주고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)는 가상 머신(VM) 간의 통신을 지원하는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 네트워크 생성부(110), 및 내부 네트워크에 속한 가상 머신의 통신 영역을 확장하는 네트워크 관리부(120)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서, 가상 머신은 적어도 하나의 컨테이너가 설치된 파드(POD)를 포함하게 되는데, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에서 가상 머신 간의 통신을 지원한다는 것은, 파드(POD)에 대해서 가상 머신 간 통신을 지원한다는 의미로도 해석될 수 있다.
이처럼 네트워크 생성부(110), 및 네트워크 관리부(120)를 포함하는 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 전체 구성 내지는 적어도 일부의 구성은 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 내지는 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 엣지 플랫폼 관리장치(100) 내에서 연산을 처리하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 엣지 플랫폼 관리장치(100) 내 별도의 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)는 전술한 구성을 통해서 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서 요구되는 엣지 플랫폼 내에서의 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 지원할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 엣지 플랫폼 관리장치(100) 내 각 구성에 대한 보다 구체적인 설명을 이어 가기로 한다.
네트워크 생성부(110)는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 네트워크 생성부(110)는 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하게 된다.
예를 들어, 도 3에서와 같이, 제1 가상 머신(VM #1) 내지 제6 가상 머신(VM #6)을 생성한 경우라면, 제1 가상 머신(VM #1)과 제2 가상 머신(VM #2) 쌍, 제3 가상 머신(VM #3)과 제4 가상 머신(VM #4) 쌍, 및 제5 가상 머신(VM #5)과 제6 가상 머신(VM #6) 쌍 각각에 대해 제1 가상 랜(vlan-x), 제2 가상 랜(vlan-y), 및 제3 가상 랜(vlan-z)을 생성하고, 이를 이용해 지정된 쌍의 가상 머신을 상호 연결하는 방식으로 각각의 내부 네트워크를 생성할 수 있는 것이다.
이 경우, 제1 가상 랜(vlan-x)으로 연결된 제1 가상 머신(VM #1)과 제2 가상 머신(VM #2) 간의 통신, 제2 가상 랜(vlan-y)으로 연결된 제3 가상 머신(VM #1)과 제4 가상 머신(VM #2) 간의 통신, 그리고 제3 가상 랜(vlan-z)으로 연결된 제5 가상 머신(VM #1)과 제6 가상 머신(VM #2) 간의 통신은 가능해지는 반면, 내부 네트워크 간의 통신(VM #1,#2 / VM #3,#4 / VM #5,#6) 및 인터넷 연결은 불가한 상태로 유지된다.
네트워크 관리부(120)는 내부 네트워크 간의 통신을 지원하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 네트워크 관리부(120)는 내부 네트워크가 생성되면, 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하게 된다.
예를 들어, 도 4에서와 같이, 제1 가상 랜(vlan-x)이 구성하고 있는 내부 네트워크와 제2 가상 랜(vlan-y)이 구성하고 있는 내부 네트워크 간 통신 지원이 요구되는 경우라면, 제1 가상 랜(vlan-x)과 제2 가상 랜(vlan-y)를 가상 라우터(Virtual Router 1)를 통해서 연결하여, 가상 라우터(Virtual Router 1)로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신(VM #1,#2,#3,#4)의 통신 영역을 확장할 수 있는 것이다.
이 경우, 제1 가상 머신(VM #1)과 제3 가상 머신(VM #3) 또는 제4 가상 머신(VM #4) 간의 통신, 그리고 제2 가상 머신(VM #2)과 제3 가상 머신(VM #3) 또는 제4 가상 머신(VM #5) 간의 통신이 가능해지는 반면, 제5 가상 머신(VM #5) 및 제6 가상 머신(VM #6)의 경우, 가상 라우터(Virtual Router 1)에 제3 가상 랜(vlan-z)이 연결되지 않은 관계로 타 내부 네트워크와의 통신이 불가한 상태가 유지됨을 알 수 있다.
네트워크 관리부(120)는 인터넷 연동을 지원하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 네트워크 관리부(120)는 내부 네트워크 간 통신 지원이 완료되면, 스위치(Physical Switch) 기반의 라우팅을 지원하는 외부 네트워크(External Network)를 가상 라우터에 연결하여, 외부 네트워크와 엣지 게이트웨이 장치(200)와의 연계를 통해서 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하게 된다.
이때, 네트워크 관리부(120)는 공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 외부 네트워크를 생성하게 되며, 이러한 외부 네트워크와 연결되는 가상 라우터에는, 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여할 수 있다.
예를 들어, 도 5에서와 같이, 외부 네트워크(external net)가 223.39.6.0/24의 공인 IP 대역을 가지는 경우, 외부 네트워크(external net)와 연결되는 가상 라우터(Virtual Router 1)에는 외부 네트워크(external net)가 가지는 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.2'가 부여될 수 있는 것이다.
이처럼, 외부 네트워크와 연결 시 가상 라우터에 부여되는 공인 IP 주소는 Stateful NAT의 용도로 활용하기 위함이다.
이와 관련하여 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 네트워크는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 인터넷 트래픽 시도 시, 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 인터넷 트래픽을 처리하게 되며, 이에 대해, 엣지 게이트웨이 장치(200)는 이러한 출발지 정보를 참고하여 인터넷 트래픽 처리 과정에서 발생되는 인바운드 패킷(Inbound Packet)을 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 전달하게 된다.
앞서 예시한 도 5를 다시 참조하면, 외부 네트워크(external net)에서는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신(VM #1, VM #2, VM #3, VM #4)에서의 인터넷 트래픽 시도 시, 가상 라우터(Virtual Router 1)에 부여된 공인 IP 주소인 '223.39.6.2'를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하는 방식으로 인터넷 트래픽을 처리할 수 있다.
또한, 이러한 인터넷 트래픽 처리 과정에서 외부 네트워크(external net)와 연계되는 엣지 게이트웨이 장치(200)에서는 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시, 전술한 Stateful NAT 구현에 따라 출발지 주소인 '223.39.6.2'와 랜덤한 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 기초하여 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 해당 인바운드 패킷(Inbound Packet)을 전달할 수 있는 것이다.
한편, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서는 가상 머신이 웹 서버 등 서버로서 동작하기 때문에 외부에서 가상 머신으로 접근하는 인바운드 패킷(Inbound Packet)이 대부분이다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는, 이러한 모바일 엣지 컴퓨팅 환경의 특성을 고려하여, 유동 IP 주소(Floating IP) 기반 인바운드 패킷의 처리 기능을 제공하게 된다.
이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 네트워크는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리하게 되며, 이에 대해 엣지 게이트웨이 장치(200)는 인바운드 패킷(Inbound Packet)이 인입되는 경우, 인바운드 패킷의 목적지 주소로 설정된 유동 IP 주소(Floating IP)를 해당 주소와 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변환하여 전달하게 된다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 외부 네트워크(external net)는, 제1 가상 머신(VM#1) 및 제3 가상 머신(VM#3)에서, 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 제1 가상 머신(VM#1)에 대해 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.3'을 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하며, 그리고 제3 가상 머신(VM#3)에 대해서는 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.4'를 각각의 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리할 수 있다.
이러한, 인바운드 패킷(Inbound Packet) 처리 과정에서 외부 네트워크(external net)와 연계되는 엣지 게이트웨이 장치(200)에서는 인바운드 패킷(Inbound Packet) 인입 시, 인바운드 패킷(Inbound Packet)의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소인 '223.39.6.3' 또는 '223.39.6.4'를 해당 유동 IP 주소와 매핑 관계인 제1 가상 머신(VM#1) 또는 제3 가상 머신(VM#3)의 사설 IP 주소로 변경하여 전달할 수 있는 것이다.
한편, 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리 과정에서 가상 머신에 할당되는 유동 IP 주소(Floating IP)의 경우 해당 가상 머신에 대해서 취소되거나, 원하는 IP로 재할당될 수 있음은 물론이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 구성에 따르면, 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 가상 머신(VM) 간의 통신을 지원하는 내부 네트워크(Internal Network)에 관한 가상 라우터(Virtual Router) 및 유동 IP 주소(Floating IP) 객체를 정의하고, 이를 기반으로 내부 네트워크에 속한 가상 머신의 통신 영역을 확장함으로써, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서 요구되는 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 구현할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 동작 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 네트워크 생성부(110)는 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성한다(S110-S120).
즉, 앞서 예시한 도 3에서와 같이, 제1 가상 머신(VM #1) 내지 제6 가상 머신(VM #6)을 생성한 경우라면, 제1 가상 머신(VM #1)과 제2 가상 머신(VM #2) 쌍, 제3 가상 머신(VM #3)과 제4 가상 머신(VM #4) 쌍, 및 제5 가상 머신(VM #5)과 제6 가상 머신(VM #6) 쌍 각각에 대해 제1 가상 랜(vlan-x), 제2 가상 랜(vlan-y), 및 제3 가상 랜(vlan-z)을 생성하고, 이를 이용해 지정된 쌍의 가상 머신을 상호 연결하는 방식으로 각각의 내부 네트워크를 생성할 수 있는 것이다.
이 경우, 제1 가상 랜(vlan-x)으로 연결된 제1 가상 머신(VM #1)과 제2 가상 머신(VM #2) 간의 통신, 제2 가상 랜(vlan-y)으로 연결된 제3 가상 머신(VM #1)과 제4 가상 머신(VM #2) 간의 통신, 그리고 제3 가상 랜(vlan-z)으로 연결된 제5 가상 머신(VM #1)과 제6 가상 머신(VM #2) 간의 통신은 가능해지는 반면, 내부 네트워크 간의 통신(VM #1,#2 / VM #3,#4 / VM #5,#6) 및 인터넷 연결은 불가한 상태로 유지된다.
그리고 나서, 네트워크 관리부(120)는 내부 네트워크가 생성되면, 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장한다(S130-S140).
즉, 앞서 예시한 도 4에서와 같이, 제1 가상 랜(vlan-x)이 구성하고 있는 내부 네트워크와 제2 가상 랜(vlan-y)이 구성하고 있는 내부 네트워크 간 통신 지원이 요구되는 경우라면, 제1 가상 랜(vlan-x)과 제2 가상 랜(vlan-y)를 가상 라우터(Virtual Router 1)를 통해서 연결하여, 가상 라우터(Virtual Router 1)로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신(VM #1,#2,#3,#4)의 통신 영역을 확장할 수 있는 것이다.
이 경우, 제1 가상 머신(VM #1)과 제3 가상 머신(VM #3) 또는 제4 가상 머신(VM #4) 간의 통신, 그리고 제2 가상 머신(VM #2)과 제3 가상 머신(VM #3) 또는 제4 가상 머신(VM #5) 간의 통신이 가능해지는 반면, 제5 가상 머신(VM #5) 및 제6 가상 머신(VM #6)의 경우, 가상 라우터(Virtual Router 1)에 제3 가상 랜(vlan-z)이 연결되지 않은 관계로 타 내부 네트워크와의 통신이 불가한 상태가 유지됨을 알 수 있다.
이후, 네트워크 관리부(120)는 내부 네트워크 간 통신 지원이 완료되면, 스위치(Physical Switch) 기반의 라우팅을 지원하는 외부 네트워크(External Network)를 가상 라우터에 연결하여, 외부 네트워크와 엣지 게이트웨이 장치(200)와의 연계를 통해서 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장한다(S150-S160).
이때, 네트워크 관리부(120)는 공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 외부 네트워크를 생성하게 되며, 이러한 외부 네트워크와 연결되는 가상 라우터에는, 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여할 수 있다.
즉, 앞서 예시한 도 5에서와 같이, 외부 네트워크(external net)가 223.39.6.0/24의 공인 IP 대역을 가지는 경우, 외부 네트워크(external net)와 연결되는 가상 라우터(Virtual Router 1)에는 외부 네트워크(external net)가 가지는 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.2'가 부여될 수 있는 것이다.
이처럼, 외부 네트워크와 연결 시 가상 라우터에 부여되는 공인 IP 주소는 Stateful NAT의 용도로 활용하기 위함이다.
이와 관련하여 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인터넷 트래픽 처리 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 외부 네트워크는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 인터넷 트래픽 시도 시, 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 인터넷 트래픽을 처리한다(S210-S220).
즉, 앞서 예시한 도 5를 다시 참조하면, 외부 네트워크(external net)에서는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신(VM #1, VM #2, VM #3, VM #4)에서의 인터넷 트래픽 시도 시, 가상 라우터(Virtual Router 1)에 부여된 공인 IP 주소인 '223.39.6.2'를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하는 방식으로 인터넷 트래픽을 처리할 수 있는 것이다.
나아가, 엣지 게이트웨이 장치(200)는 이러한 출발지 정보를 참고하여 인터넷 트래픽 처리 과정에서 발생되는 인바운드 패킷(Inbound Packet)을 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 전달한다(S230-S240).
즉, 인터넷 트래픽 처리 과정에서 외부 네트워크(external net)와 연계되는 엣지 게이트웨이 장치(200)에서는 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시, 전술한 Stateful NAT 구현에 따라 출발지 주소인 '223.39.6.2'와 랜덤한 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 기초하여 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 해당 인바운드 패킷(Inbound Packet)을 전달할 수 있는 것이다.
한편, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서는 가상 머신이 웹 서버 등 서버로서 동작하기 때문에 외부에서 가상 머신으로 접근하는 인바운드 패킷(Inbound Packet)이 대부분이다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는, 이러한 모바일 엣지 컴퓨팅 환경의 특성을 고려하여, 유동 IP 주소(Floating IP) 기반 인바운드 패킷의 처리 기능을 제공하게 된다.
이와 관련하여, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인바운드 패킷에 대한 처리 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 외부 네트워크는, 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리한다.
즉, 앞서 예시한 도 6을 참조하면, 외부 네트워크(external net)는, 제1 가상 머신(VM#1) 및 제3 가상 머신(VM#3)에서, 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 제1 가상 머신(VM#1)에 대해 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.3'을 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하며, 그리고 제3 가상 머신(VM#3)에 대해서는 공인 IP 대역 중 하나인 '223.39.6.4'를 각각의 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리할 수 있다.
한편, 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리 과정에서 가상 머신에 할당되는 유동 IP 주소(Floating IP)의 경우 해당 가상 머신에 대해서 취소되거나, 원하는 IP로 재할당될 수 있음은 물론이다.
나아가, 엣지 게이트웨이 장치(200)는 인바운드 패킷(Inbound Packet)이 인입되는 경우, 인바운드 패킷의 목적지 주소로 설정된 유동 IP 주소(Floating IP)를 해당 주소와 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변환하여 전달한다(S320-S330).
즉, 인바운드 패킷(Inbound Packet) 처리 과정에서 외부 네트워크(external net)와 연계되는 엣지 게이트웨이 장치(200)에서는 인바운드 패킷(Inbound Packet) 인입 시, 인바운드 패킷(Inbound Packet)의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소인 '223.39.6.3' 또는 '223.39.6.4'를 해당 유동 IP 주소와 매핑 관계인 제1 가상 머신(VM#1) 또는 제3 가상 머신(VM#3)의 사설 IP 주소로 변경하여 전달할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 동작 방법에 따르면, 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 가상 머신(VM) 간의 통신을 지원하는 내부 네트워크(Internal Network)에 관한 가상 라우터(Virtual Router) 및 유동 IP 주소(Floating IP) 객체를 정의하고, 이를 기반으로 내부 네트워크에 속한 가상 머신의 통신 영역을 확장함으로써, 모바일 엣지 컴퓨팅 환경에서 요구되는 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 효율적으로 구현할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 플랫폼 관리장치(100)의 동작 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 엣지 플랫폼 관리장치 및 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법에 따르면, 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경에서 요구되는 멀티 테넌시(Multi-tenancy)를 지원할 수 있다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 엣지 플랫폼 관리장치
110: 네트워크 생성부 120: 네트워크 관리부
200: 엣지 게이트웨이 장치

Claims (10)

  1. 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여, 상기 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 네트워크 생성부; 및
    상기 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하는 네트워크 관리부를 포함하며,
    상기 네트워크 관리부는,
    외부 네트워크(External Network)를 상기 가상 라우터에 연결하여, 상기 외부 네트워크 및 엣지 게이트웨이 장치를 통한 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하며,
    상기 외부 네트워크는,
    상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리하며,
    상기 엣지 게이트웨이 장치는,
    상기 인바운드 패킷 인입 시, 상기 인바운드 패킷의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소를 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변경하여 전달하는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 네트워크는,
    공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 생성되며,
    상기 가상 라우터에는,
    상기 외부 네트워크와의 연결에 따라 상기 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소가 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여되는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 네트워크는,
    상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 상기 인터넷 트래픽 시도 시, 상기 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 상기 인터넷 트래픽을 처리하며,
    상기 엣지 게이트웨이 장치는,
    상기 인터넷 트래픽 처리 과정에서 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시에는 상기 출발지 주소와 상기 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 따라, 상기 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 상기 인바운드 패킷을 전달하는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치.
  5. 삭제
  6. 가상 랜(Virtual LAN)을 통해서 가상 머신(Virtual Machine)을 상호 연결하여, 상기 가상 랜으로 연결된 가상 머신 간의 통신이 지원되는 내부 네트워크(Internal Network)를 생성하는 네트워크 생성단계; 및
    상기 내부 네트워크를 구성하는 가상 랜을 가상 라우터(Virtual Router)를 통해서 상호 연결하여, 상기 가상 라우터로 연결된 내부 네트워크 간의 통신이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하는 네트워크 관리단계를 포함하며,
    상기 네트워크 관리단계는,
    외부 네트워크(External Network)를 상기 가상 라우터에 연결하여, 상기 외부 네트워크 및 엣지 게이트웨이 장치를 통한 인터넷 연동이 지원되도록 가상 머신의 통신 영역을 확장하며,
    상기 외부 네트워크는,
    상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서 인바운드 패킷(Inbound Packet)에 대한 처리가 요구되는 경우, 각 가상 머신에 대해서 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소를 유동 IP 주소(Floating IP)로 할당하여 매핑 관리하며,
    상기 엣지 게이트웨이 장치는,
    상기 인바운드 패킷 인입 시, 상기 인바운드 패킷의 목적지 주소(Destination IP)로 설정된 유동 IP 주소를 매핑 관계인 가상 머신의 사설 IP 주소로 변경하여 전달하는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 네트워크는,
    공인 IP 서브넷(Public IP subnet)을 가지도록 생성되며,
    상기 가상 라우터에는,
    상기 외부 네트워크와의 연결에 따라 상기 외부 네트워크가 가지는 공인 IP 대역 중 하나의 공인 IP 주소가 인터넷 트래픽 처리를 위해서 부여되는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 네트워크는,
    상기 내부 네트워크에 속하는 각 가상 머신에서의 상기 인터넷 트래픽 시도 시, 상기 가상 라우터에 부여된 공인 IP 주소를 출발지 주소(Source IP)로 설정하고, 출발지 포트(Source Port)는 랜덤(Random)하게 변경하여 상기 인터넷 트래픽을 처리하며,
    상기 엣지 게이트웨이 장치는,
    상기 인터넷 트래픽 처리 과정에서 인바운드 패킷(Inbound Packet) 발생 시에는 상기 출발지 주소와 상기 출발지 포트를 기록한 출발지 정보에 따라, 상기 인터넷 트래픽을 시도한 동일 가상 머신으로 상기 인바운드 패킷을 전달하는 것을 특징으로 하는 엣지 플랫폼 관리장치의 동작 방법.
  10. 삭제
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