KR20010057769A - 웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용서버들의 부하 분산방법 - Google Patents

웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용서버들의 부하 분산방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
사용자는 해당 서버에 대한 재접속 과정 없이 중계된 서버에 바로 접속하여 원하는 작업을 수행할 수 있도록 한 부하 분산방법을 제공.
3. 발명의 해결방법의 요지
조정자 접속자가 자신의 서버에 대한 정보를 조정자에게 전달하여, 상기 조정자가 상기 각 서버의 부하 상태를 관리하며, 웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면, 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하고, 상기 조정자 서블릿이 상기 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어, 상기 획득한 서버의 로그인 서블릿으로 상기 웹 클라이언트의 요청을 전달하여, 상기 웹 클라이언트와 상기 최소 부하 서버간에 통신이 이루어지도록 한다.
4. 발명의 중요한 용도
동질 자바 응용 서버들에서 부하를 분산시키는데 이용됨.

Description

웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법{METHOD FOR LOAD BALANCING OF THE HOMOGENEOUS JAVA APPLICATION SERVER USING JAVA SERVLET IN THE WORLD WIDE WEB}
본 발명은 웹(Web) 환경에서 자바 서블릿(Servlet)을 이용하여 지리적으로 분산된 동질의 다중 자바 서버들에 대한 실시간 부하 분산을 통해, 웹 클라이언트의 요청을 가장 부하가 적은 서버로 연결시키기 위한 부하 분산방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자바를 이용하여 시스템을 구현하고, 웹을 이용하여 클라이언트를 구축할 경우, 하나의 서버가 아닌 동일 기능을 수행하는 다중 서버 환경을구축하기 위해 필요한 서버간 부하 분산 방법에 관한 것으로, 특히 서블릿을 미들웨어로 사용하여 각 웹 클라이언트의 요청을 특정 서버에게 전송함으로써, 클라이언트가 접속할 서버에 대한 주소를 인지할 필요 없이 서버들이 제공하는 기능을 수행하기 위한 부하 분산방법에 관한 것이다.
종래의 부하 분산 방법은 주로 클라이언트/서버 환경을 위한 것으로써, 웹을 이용하는 응용의 경우 접속한 사용자에 대한 세션 유지를 하지 않고, 단순히 서버의 여러 가지 정보를 수집하고, 부하를 계산하여 부하가 가장 적은 서버를 선택하게 된다. 웹을 이용한 방식은 주로 도메인 네임 서버 방법을 사용하여, 하나의 도메인 네임 서버와 분산된 다수의 서버들을 서브도메인으로 설정하여, 특정 도메인에 대한 요청을 자신이 가진 다수의 서브 도메인 서버 중 하나로 설정하는 방법이다. 대부분 서버에 대한 라운드 로빈 방식을 통해 여러 서버 중 하나의 서버를 설정한다. 이러한 방식들의 문제는 각 서버들의 부하를 측정하기 위해 필요한 요소 중 서버가 현재까지 접속된 클라이언트들의 요청을 얼마나 많이 처리하고 있으며, 평균적으로 어떤 시간 내에 처리를 완료했는지에 대한 정보를 얻을 수 없음으로써, 불균형한 서버의 부하 분산을 야기한다. 또한 종래의 방식은 클라이언트들을 그룹으로 분류하여, 이러한 그룹이 서비스할 수 있는 다수의 서버들을 두어 처리하는 방식이며, 대부분이 도메인 네임 서버에 중계기를 둠으로써, 특정 목적의 응용 서버를 개발하기 위한 개발의 단순성 및 유지 보수 능력의 저하를 야기하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 자바를 이용하여 시스템을 구성하고, 클라이언트로써 웹 브라우저를 사용할 경우 최초 시스템에 접속한 사용자에 대한 정보를 유지시키며, 분산되어 있는 서버들 사이에 가장 부하가 적은 서버를 선택하여, 사용자의 웹 요청을 중계함으로써, 사용자는 해당 서버에 대한 재접속 과정 없이 중계된 서버에 바로 접속하여 원하는 작업을 수행할 수 있도록 한 부하 분산방법을 제공하는데 있다,
도1은 본 발명에 따른 부하 분산방법을 설명하기 위한 도면.
도2는 조정자 서블릿의 구조도.
도3은 조정자 접속자의 구조도.
도4는 조정자의 구조도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법에 있어서, 조정자 서블릿이 조정자 객체를 메모리에 적재하고, 로그인 서블릿이 조정자 접속자를 메모리에 적재하는 제1단계; 상기 조정자 접속자가 자신이 적재되어 있는 서버에 대한 정보를 상기 조정자에게 전달하는 제2단계; 상기 조정자가 상기 조정자 접속자들로부터 전달된 정보를 이용해 각 서버의 부하 상태를 관리하는 제3단계; 웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면, 상기 로그인 서블릿은 자신의 서버의 부하가 큰 경우에 상기 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하는 제4단계; 및 상기 조정자 서블릿이 상기 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어, 상기 획득한 서버의 로그인 서블릿으로 상기 웹 클라이언트의 요청을 전달하여, 상기웹 클라이언트와 상기 최소 부하 서버간에 통신이 이루어지도록 하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 컴퓨터에서, 조정자 서블릿을 초기화 한 후, 상기 조정자 서블릿이 조정자 객체를 메모리에 적재하며, 로그인 서블릿을 초기화 한 후, 상기 로그인 서블릿이 조정자 접속자를 메모리에 적재하는 단계; 상기 조정자 접속자가 자신이 적재되어 있는 서버에 대한 정보를 상기 조정자에게 전달하는 단계; 상기 조정자가 상기 조정자 접속자들로부터 전달된 정보를 이용해 각 서버의 부하 상태를 관리하는 단계; 웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면, 상기 로그인 서블릿은 자신의 서버의 부하가 큰 경우에 상기 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하는 단계; 및 상기 조정자 서블릿이 상기 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어, 상기 획득한 서버의 로그인 서블릿으로 상기 웹 클라이언트의 요청을 전달하여, 상기 웹 클라이언트와 상기 최소 부하 서버간에 통신이 이루어지도록 하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에서 조정자가 메모리에 적재되고, 각 서버들이 각각의 사이트에서 메모리에 적재된다. 조정자 접속자는 해당 서버에 대한 정보를 조정자로 전달하며, 조정자는 이러한 서버들에 대한 정보를 저장한 후, 특정 시간 간격으로 각 서버의 로드를 계산하여 큐를 구성하고, 클라이언트 요청을 상기 구성된 큐에 저장된 서버로 전달함으로써, 동적으로 서버들의 부하를 분산할 수 있다. 또한, 각 서버에 대한 정보를 조정자에 전달하는 조정자 접속자가 각 서버에 대한 부하를 계산하기 위한 다양한 방식을 가짐으로써, 보다 효율적으로 클라이언트들의 요청에 대한 부하를 분산시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 부하 분산방법을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 조정자 서블릿의 구조이며, 도3은 조정자 접속자의 구조도이고, 도4는 조정자의 구조도이다.
조정자 서블릿이 위치한 서버의 자바 서블릿 엔진이 구동되면서 조정자 서블릿(Coordinator Servlet)이 메모리에 적재된다(1). 이후 조정자 서블릿은 조정자 객체를 메모리에 적재하며(2), 이 조정자는 여러 서버들에 의해 각기 다른 사이트의 서버 메모리에 적재되어 있는 조정자 접속자(Coordinator Connector)들의 요청을 처리한다(6). 각 서버의 서블릿 엔진이 구동되면서 각자의 로그인 서블릿을 메모리에 적재한다(3). 이후 이러한 로그인 서블릿들은 조정자와 접속할 조정자 접속자를 메모리로 적재하는데(5), 이 조정자 접속자는 자신이 적재되어 있는 서버에 대한 정보를 조정자에게 전달한다(6). 이후 웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면(7) 해당 로그인 서블릿은 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하고(8), 해당 조정자 서블릿은 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어(9), 해당 서버의 로그인 서블릿으로 웹 클라이언트의 요청을 전달한다(10). 해당 로그인 서블릿은 조정자 서블릿으로부터 전달받은 HTTP 요청으로부터 사용자에 대한 정보와 세션을 추출하여, 자신의 자바 응용 서버에게 접속을 요청한다. 접속 요청이 성공하면 해당 웹 클라이언트는 해당 서버와 통신을 통해 자바 응용 서버가 제공하는 기능을 사용한다(11).
각각의 객체들의 수행 방식을 좀더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
조정자 서블릿은 도2에 도시된 바와 같이, 조정자 생성 모듈과 방문 검사 모듈, 최소 부하 서버 정보 획득과, 요청 재전달 모듈로 이루어진다.
조정자 서블릿은 서블릿 엔진이 구동되면서 메모리에 적재되며(1), 메모리에 적재된 후 조정자 객체를 메모리에 적재한다(2).
그리고, 로그인 서블릿은 각 서버의 서블릿 엔진이 구동되면서 각자의 메모리에 적재되며, 각 로그인 서블릿은 조정자 접속자와 자바 응용 서버를 메모리에 적재한다(4, 5).
조정자 접속자는 로그인 서블릿에 의해 메모리로 적재되며, 도3에 도시된 바와 같이 조정자와의 통신 모듈, 조정자 요청 처리부, 부하 요소 객체 생성 서버 선을 계산 등을 수행하며, 이를 위해 CPU 활용율 획득, 데이터베이스 연결 개수 획득, 현재 클라이언트 연결 개수 획득, 현재 쓰레드 개수 획득, 빈 메모리 획득, 클라이언트 응답 시간 획득 등을 수행한다.
즉, 조정자 접속자는 조정자 서블릿에 의해 조정자 서버의 메모리에 적재된 조정자와 통신하기 위한 클라이언트 소켓을 생성하고, 조정자로부터 요청을 받기 위한 서버 소켓을 생성한 후 조정자의 요청을 대기하는 쓰레드를 구동시킨다. 그리고, 메모리에 적재시 로그인 서블릿에 의해 조정자 접속자와 함께 메모리에 적재된 자바 응용 서버에 대한 정보를 조정자에게 전달하고, 조정자 접속자가 속한 응용 서버가 다운될 때 조정자에게 해당 서버의 정보를 삭제하도록 요청한다. 또한, 조정자로부터 받은 해당 서버의 부하 요소 객체에 대한 요청을 처리하는데, 부하 요소 객체는 CPU의 활용율(U), 데이터베이스에 대한 연결 개수(DBn), 현재 서버에 접속 중인 클라이언트의 수(Cn), 현재 서버에 존재하는 쓰레드의 수(Tn), 현재 서버에 남아 있는 메모리 양(Mf), 현재까지 해당 서버가 처리한 클라이언트 요청에 대한 평균 처리 시간(Pt) 등의 정보를 저장하는 변수와 메소드로 구성된다. 그리고, 이러한 정보들을 이용해 해당 서버의 부하를 계산하는데, 그 식은 다음과 같다.
Lf(U, DBn, Cn, Tn, Mf, Pt) = (Tn + Pt + U + Cn) / (DBn + Mf)
즉, 부하 값(Lf)이 작은 서버일수록 부하가 적다고 판단할 수 있다.
조정자 접속자의 부하 측정 모듈은 조정자로부터 해당 서버의 부하 측정 요청을 받은 후, 상기 정보들을 수집하여 부하 요소 객체를 구성한 후, 조정자에게 전송한다(6).
한편, 조정자는 도4에 도시된 바와 같이 조정자 접속자와의 통신 모듈, 조정자 접속자의 요청 프로세스와, 주기적 서버 부하 큐 구성을 담당하며, 이를 위해 큐로부터 최소부하 서버의 선택, 서버 정보 저장, 서버정보 제거, 각 서버 성능 요소 획득, 각 서버의 부하 요소 저장, 부하 큐 구성 등의 기능을 수행한다.
조정자는 조정자 서블릿에 의해 메모리에 적재되면서 조정자 접속자를 위한 서버 소켓을 생성하고, 조정자 접속자가 서버 소켓에 접속할 때 생성되는 클라이언트 소켓을 이용하여 조정자 접속자의 서버 정보 등록 요청, 서버 정보 삭제 요청을처리한다. 그리고, 조정자는 조정자 접속자가 접속할 때 전달된 서버 정보를 이용하여 각각의 조정자 접속자에 접속할 수 있는 클라이언트 소켓을 생성하여 해당 서버의 정보와 함께 저장한다. 저장된 각 서버 정보와 소켓 정보는 조정자가 각 서버의 부하 요소 객체를 요구하기 위한 통로로 사용된다. 그리고, 특정 조건을 만족할 경우 각 서버의 부하를 측정하기 위해 상기 저장된 조정자 접속자의 소켓을 이용하여 각 서버의 부하를 측정하는 쓰레드를 구동하여, 서버들의 부하를 병렬적으로 측정한다. 여기서, 특정 조건의 경우는 특정 서버가 새로이 등록되었을 경우, 특정 서버가 다운되었을 경우, 조정자가 명시된 시간 간격으로 각 서버의 부하를 측정할 경우이다. 이러한 과정을 통해 수집된 부하 요소 객체들은 최소 부하 서버순으로 빠른 소트 알고리즘을 이용하여 정렬한 후 원형 큐에 저장된다.
이러한 상태에서 로그인 서블릿은 특정 웹 브라우저의 접속 요청을 받으면(7), 웹 브라우저의 요청으로부터 사용자의 아이디, 비밀번호, 조정자 서블릿 방문 정보를 추출한다. 그리고, 해당 자바 응용 서버의 부하가 작으면, 자바 응용 서버에 사용자 아이디와 비밀번호를 넘겨 일련의 접속 과정을 수행한다. 그리고, 조정자 서블릿이 만들어 놓은 방문 정보를 제거한다. 하지만, 해당 자바 응용 서버의 부하가 큰 경우에는 조정자 서블릿에 웹 클라이언트의 요청을 전송한다(8). 이때, 전송되는 웹 클라이언트 세션에는 사용자에 대한 정보가 들어있다.
조정자 서블릿은 특정 사이트에 위치한 로그인 서블릿으로부터 자바 응용 서버에 대한 등록 요청을 받으면(8), 특정 사용자의 세션에 조정자 서블릿 접속 정보인 방문 정보를 저장하고, 조정자로부터 분산된 서버에 대한 정보를 추출하여, 부하가 가장 적은 서버의 로그인 서블릿으로 클라이언트의 요청을 전송한다(10). 여기서, 조정자에 저장된 서버 정보들은 조정자 서블릿의 요청에 따라 추출되어 전달되며, 조정자 서블릿은 부하 측정 조건이 만족될 때까지 라운드 로빈 방식으로 큐를 순회하며 추출한다.
해당 로그인 서블릿은 조정자 서블릿으로부터 전달받은 HTTP 요청으로부터 사용자에 대한 정보와 세션을 추출하여, 자신의 자바 응용 서버에게 접속을 요청한다. 접속 요청이 성공하면 해당 웹 클라이언트는 해당 서버와 통신을 통해 자바 응용 서버가 제공하는 기능을 사용한다(11).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 웹 클라이언트가 자신이 접속할 서버에 대한 정보를 고려하지 않고서 자신의 세션 정보를 그대로 다른 서버에 전달함으로써 사용자에게 위치 투명성 및 부하 분산 효과에 대한 투명성을 제공할 수 있고, 조정자가 특정 조건을 만족하는 시점에서 서버의 부하를 재측정하며 클라이언트의 요청을 처리해 온 평균 시간을 각 서버의 조정자 접속자들이 유지하고, 이를 부하 분산의요소로써 반영함으로써, 서버가 위치한 기계의 특성뿐만 아니라 서버의 소프트웨어적 부하 특성까지 고려할 수 있으므로 보다 효율적인 부하 분산이 가능하다.

Claims (5)

  1. 웹 환경에서 자바 서블릿을 이용한 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법에 있어서,
    조정자 서블릿이 조정자 객체를 메모리에 적재하고, 로그인 서블릿이 조정자 접속자를 메모리에 적재하는 제1단계;
    상기 조정자 접속자가 자신이 적재되어 있는 서버에 대한 정보를 상기 조정자에게 전달하는 제2단계;
    상기 조정자가 상기 조정자 접속자들로부터 전달된 정보를 이용해 각 서버의 부하 상태를 관리하는 제3단계;
    웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면, 상기 로그인 서블릿은 자신의 서버의 부하가 큰 경우에 상기 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하는 제4단계; 및
    상기 조정자 서블릿이 상기 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어, 상기 획득한 서버의 로그인 서블릿으로 상기 웹 클라이언트의 요청을 전달하여, 상기 웹 클라이언트와 상기 최소 부하 서버간에 통신이 이루어지도록 하는 제5단계
    를 포함하는 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    상기 조정자 접속자가 상기 조정자와 통신하기 위한 클라이언트 소켓을 생성하고, 조정자로부터 요청을 받기 위한 서버 소켓을 생성한 후 조정자의 요청을 대기하는 쓰레드를 구동하는 제6단계; 및
    상기 제6단계 수행 후, 상기 조정자로부터 부하 측정 요청을 받으면, 자신의 서버의 부하 요소 객체를 수집하여, 자신의 서버의 부하를 계산한 다음, 그 정보를 상기 조정자로 전송하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부하 요소 객체는 CPU의 활용율(U), 데이터베이스에 대한 연결 개수(DBn), 현재 서버에 접속 중인 클라이언트의 수(Cn), 현재 서버에 존재하는 쓰레드의 수(Tn), 현재 서버에 남아 있는 메모리 양(Mf), 현재까지 해당 서버가 처리한 클라이언트 요청에 대한 평균 처리 시간(Pt)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 조정자가 상기 조정자 접속자를 위한 서버 소켓을 생성하고, 상기 조정자 접속자로부터 전달된 서버 정보를 이용하여 각각의 조정자 접속자에 접속할 수 있는 클라이언트 소켓을 생성하여 해당 서버의 정보와 함께 저장하는 단계;
    각 서버의 부하를 측정하기 위한 조건이 형성되는 경우 상기 저장된 조정자 접속자의 소켓을 이용하여 각 서버의 부하를 측정하는 쓰레드를 구동하여, 각 서버들의 부하 정보를 상기 조정자 접속자로 요청하는 단계; 및
    상기 조정자 접속자로부터 전달된 각 서버의 부하 정보들을 최소 부하 서버순으로 정렬한 후, 큐에 저장하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동질 자바 응용 서버들의 부하 분산방법.
  5. 컴퓨터에서,
    조정자 서블릿을 초기화 한 후, 상기 조정자 서블릿이 조정자 객체를 메모리에 적재하며, 로그인 서블릿을 초기화 한 후, 상기 로그인 서블릿이 조정자 접속자를 메모리에 적재하는 단계;
    상기 조정자 접속자가 자신이 적재되어 있는 서버에 대한 정보를 상기 조정자에게 전달하는 단계;
    상기 조정자가 상기 조정자 접속자들로부터 전달된 정보를 이용해 각 서버의 부하 상태를 관리하는 단계;
    웹 클라이언트가 특정 로그인 서블릿에 접속하면, 상기 로그인 서블릿은 자신의 서버의 부하가 큰 경우에 상기 조정자 서블릿에 사용자 정보와 함께 웹 클라이언트에 대한 세션을 전달하는 단계; 및
    상기 조정자 서블릿이 상기 조정자로부터 최소 부하 서버에 대한 정보를 얻어, 상기 획득한 서버의 로그인 서블릿으로 상기 웹 클라이언트의 요청을 전달하여, 상기 웹 클라이언트와 상기 최소 부하 서버간에 통신이 이루어지도록 하는 단계
    를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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