KR20140055451A - 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

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Abstract

하이퍼바이저(hypervisor) 상에 하나 이상의 가상 머신(virtual machine)이 생성된 서버를 이중화함에 있어서, 가상 머신의 파일 입출력 콜 호출 시 그 응답 속도를 빠르게 하는 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다. 본 발명에 따른 서버 이중화 방법은 주 서버의 하이퍼바이저 상에 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 소정의 파일 시스템을 설치하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리에 상기 파일 시스템에 연계되어 동작하는 버퍼 캐시를 배치하고, 사용자 요청에 의하여 생성되는 사용자 가상 머신을 상기 하이퍼바이저 상에 생성하되, 상기 사용자 가상 머신이 상기 파일 시스템을 아웃소싱하여 사용하도록 설정하고, 상기 버퍼 캐시를 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시로 이중화하는 것을 포함한다.

Description

하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체{Hypervisor-based server duplication system, method thereof and recording medium storing the computer program for the duplication}
본 발명은 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다. 보다 자세하게는 하이퍼바이저(hypervisor) 상에 하나 이상의 가상 머신(virtual machine)이 생성된 서버를 이중화함에 있어서, 가상 머신의 파일 입출력 콜 호출 시 그 응답 속도를 빠르게 하는 서버 이중화 시스템, 그 방법 및 서버 이중화 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
전통적인 의미의 서버 이중화는, 하나의 데이터를 공유 스토리지에 두고 2대 이상의 서버 중 한 대에서 애플리케이션을 구동하다가 해당 서버에서 장애가 발생하면 대기 중인 서버에서 애플리케이션을 가동하여 서비스를 지속하는 방식이다. 이 때, 장애 발생 시점부터 대기 중인 서버에서의 애플리케이션 가동 준비가 완료되는 시점까지는 서비스 중단이 발생하게 되는 문제가 있었다.
이에 따라, 데이터뿐만 아니라, CPU, 메모리, 네트워크 장치까지 이중화하는 폴트 톨러런스(Fault Tolerance; FT) 기술이 제공된다. 데이터와 CPU 내용까지 이중화하기 때문에 모든 서버에서 애플리케이션을 가동하여 서비스를 수행할 수 있다. 이러한 폴트 톨러런스 기술은 폴트 톨러런스를 위한 하드웨어 모듈을 이용하여 실시간 이중화를 수행하는 방식 또는 하이퍼바이저 기반의 이중화 방식이 시도된다. 하드웨어 기반 이중화 방식은 성능은 뛰어난 반면 이중화 관련하여 펌웨어 수준의 제어가 필요하므로 고 비용의 하드웨어를 구비하여야 하는 문제점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술이 적용된 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 하이퍼바이저 기술이 제공되면서 하나의 물리적인 서버에 복수의 가상 머신이 생성되어 복수의 가상 서버를 제공할 수 있게 되었다. 이러한 기술은 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 서비스 사용자는 서비스 운영자가 제공하는 물리적인 서버 장치에 자신의 필요에 맞는 리소스를 할당 받은 가상 머신을 설립함으로써 서버 운영 비용을 절감할 수 있다. 이러한 서비스 운영자에게 High Availability(HA)까지 제공하기 위하여 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술이 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술은 하이퍼바이저 레벨에서 가상 자원을 이중화함으로써, 주 서버(PRIMARY SERVER)가 대기 서버(STANDBY SERVER)로 이중화되는 효과를 달성한다. 즉, 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술이 적용된 시스템은, 주 서버 및 대기 서버의 하이퍼바이저에 구비된 FT 모듈이 양 하이퍼바이저가 관리하는 가상 자원을 동기화한다. 상기 가상 자원은, 예를 들어 가상 CPU의 레지스터 값, 가상 메모리의 데이터, 가상 스토리지의 데이터 등이 포함될 수 있다.
그런데, 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술은 가상 자원의 동기화 작업에 시간이 소요되므로, 특히 동작 속도가 느린 스토리지 장치의 동기화가 필요한 작업의 경우 커널 서비스 함수의 리턴에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 이와 관련하여 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.
도 2는 주 서버에서 동작하는 가상 머신(Primary VM)에서 동작하는 애플리케이션의 수행 중에 데이터 라이트 콜이 호출되는 경우, 하이퍼바이저 기반의 폴트 톨러런스 기술이 적용된 시스템의 데이터 라이트 콜 수행 동작을 나타내는 신호 흐름도이다.
먼저, 가상 머신(Primary VM)이 주 서버의 하이퍼바이저(Primary Hypervisor)에 데이터 라이트를 요청하면, 주 서버의 하이퍼바이저에 구비된 FT모듈은 대기 서버의 하이퍼바이저(Standby Hypervisor)의 FT모듈에 동기화(Sync)를 요청한다. 대기 서버의 하이퍼바이저는 상기 동기화 요청 신호를 받아 대기 서버의 가상 머신(Standby VM)에 업데이트를 요청한다.
대기 서버의 가상 머신은 주 서버의 가상 머신에서 동작하는 애플리케이션이 데이터 라이트 콜을 호출한 것을 재연한다. 즉, 대기 서버의 가상 머신은 대기 서버의 하이퍼바이저에 데이터 라이트를 요청하고, 대기 서버의 하이퍼바이저는 대기 서버의 스토리지(Standby HDD)에 데이터를 실제 라이트한다. 대기 서버의 스토리지에 데이터가 라이트된 이후, 대기 서버의 가상 머신은 상기 업데이트를 리턴한다(Update_Ack). 그리고, 대기 서버의 하이퍼바이저는 상기 동기화 요청을 리턴한다(Sync_Ack).
그 후, 주 서버의 하이퍼바이저는 주 서버의 스토리지에도 물리적으로 데이터를 라이트한다. 주서버의 스토리지에 대한 데이터 라이트가 완료된 후에, 최종적으로 주 서버의 가상 머신으로부터의 데이터 라이트 콜 호출은 리턴된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하이퍼바이저 기반의 FT 기술이 적용된 시스템은, 특히 저속의 스토리지 장치 동기화가 수반되는 작업의 경우 속도가 저감되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 스토리지 장치에 대한 데이터 입출력 동작 속도를 향상시키는 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 스토리지 장치에 대한 데이터 입출력 동작 속도를 향상시키는 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 스토리지 장치에 대한 데이터 입출력 동작 속도를 향상시키는 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 데이터 입출력 속도가 향상된 가상 머신 제공 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한, 본 발명의 일 태양(ASPECT)에 따른, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 프로그램을 기록한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 주 서버의 하이퍼바이저 상에 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 소정의 파일 시스템을 설치하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리에 상기 파일 시스템에 연계되어 동작하는 버퍼 캐시를 배치하고; 사용자 요청에 의하여 생성되는 사용자 가상 머신을 상기 하이퍼바이저 상에 생성하되, 상기 제1 파일 시스템의 상기 파일 시스템을 상기 사용자 가상 머신이 공유하여 사용하도록 설정하고; 상기 버퍼 캐시를 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시로 이중화하는 것을 수행한다.
본 발명의 다른 태양에 따른 하이퍼바이저 기반 이중화 방법은 주 서버의 하이퍼바이저(hypervisor) 상에 생성되는 사용자 가상 머신이 공유하는 파일 시스템을 제공하는 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성하는 단계; 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 이중화되는 상기 사용자 가상 머신이 공유하는 상기 파일 시스템을 제공하는 제2 파일 시스템 가상 머신을 생성하는 단계; 및 상기 제1 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시(buffer cache)를 상기 제2 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시에 이중화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 서버 이중화 시스템은 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저와 제1 파일 시스템 가상 머신을 포함하는 주 서버; 및 상기 주서버의 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저를 포함하는 제1 대기 서버를 포함한다. 이 때, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신은 상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 설립되는 사용자 가상 머신이 공유하는 제1 파일 시스템을 제공하고, 상기 제1 파일 시스템과 연계되어 사용되는 버퍼 캐시를 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 상에 배치한다. 또한, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신은 상기 주 서버의 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈과 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 대기 서버에 이중화된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 서버 이중화 시스템은 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제1 하이퍼바이저와 상기 제1 하이퍼바이저 상에 생성된 파일 시스템 가상 머신을 포함하는 주 파일 서버; 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제2 하이퍼바이저와 상기 제2 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신을 포함하는 주 서비스 서버; 상기 제1 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 파일 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제3 하이퍼바이저를 포함하는 보조 파일 서버; 및 상기 제2 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 서비스 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제4 하이퍼바이저를 포함하는 보조 서비스 서버를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 제2 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신이 공유하는 파일 시스템을 제공하고, 상기 파일 시스템과 연계되어 사용되는 버퍼 캐시를 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 상에 배치한다. 또한, 상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 제1 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈과 상기 제3 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 보조 파일 서버에 이중화된다. 상기 사용자 가상 머신은 상기 제2 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈과 상기 제4 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 보조 서비스 서버에 이중화된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 하이퍼바이저 상에 하나 이상의 가상 머신이 생성된 서버를 이중화함에 있어서, 가상 머신의 파일 입출력 콜 호출 시 그 응답 속도를 빠르게 하는 효과가 있다.
또한, 하이퍼바이저 상의 자원 중에서 가장 응답 속도(성능)가 낮은 디스크 작업을 파일 시스템 가상 머신에서 통합 관리할 수 있다. 즉, 하이퍼바이저 상의 모든 가상 머신들의 디스크 I/O 작업을 스케쥴링하여 병목 현상을 제거함으로써 전체 가상 머신들의 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 파일시스템 가상 머신을 다른 물리 서버로 분리하여 구성할 경우, 디스크 성능이 좋은 물리 서버에는 파일시스템 가상 머신을 구축하고 CPU 및 메모리의 성능이 좋은 물리 서버에는 사용자 가상 머신을 구축함으로써 성능 향상 뿐 아니라 특성에 맞는 제품을 선택함으로써 가격적인 이점을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 물리 서버에 여러 대의 가상 머신으로 폴트 톨러런스 솔루션을 사용하는 환경에서 각각의 가상 머신에 서로 다른 파일시스템을 이용하면서도 I/O 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 기존의 하이퍼바이저 및 폴트 톨러런스 솔루션을 기반으로 큰 구성 변경 없이도 본 발명의 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 저가의 RAM을 이용하여 버퍼 캐쉬를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 서버 이중화 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 서버 이중화 시스템에서 데이터 라이트 처리의 신호흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 머신 제공 시스템의 블록 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가상 머신 제공 시스템에서 데이터 라이트 처리 동작을 나타낸 개념도이다.
도 5는 도 3에 도시된 파일 시스템 가상 머신의 블록 구성도이다.
도 6은 도 3에 도시된 파일 시스템 가상 머신이 두개의 가상 머신에 파일 시스템을 제공하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 7은 도 3에 도시된 파일 시스템 가상 머신이 두개의 가상 머신에 서로 다른 파일 시스템을 제공하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 블록 구성도이다.
도 9는 도 8에 도시된 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템에서 데이터 라이트 처리의 신호흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 블록 구성도이다.
도 11은 도 10에 도시된 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 리커버리(recovery) 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 블록 구성도이다.
도 13 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
본 명세서에서 사용되는 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가상 머신 제공 시스템에 대하여 도 3 내지 7을 참조하여 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 가상 머신 제공 시스템은 한대의 주 서버(100) 형태로 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 가상 머신 제공 시스템은 파일 시스템 가상 머신(File System Virtual Machine, FSVM)(140), 하이퍼바이저(110) 및 하드웨어(130)를 포함할 수 있다. 파일 시스템 가상 머신(140) 및 하이퍼바이저(110)는 하드웨어(130) 상에서 구현된 소프트웨어 구성 요소들일 수 있다.
파일 시스템 가상 머신(140)은 하이퍼바이저(110)와 연계되어 동작하는 시스템 영역의 가상 머신이다. 파일 시스템 가상 머신(140)은 하이퍼바이저(110)를 통하여 주 서버(100)의 하드웨어(130)에 포함된 리소스(resource)(131, 132, 133)를 가상 리소스(111, 112, 113)의 형태로 제공받는다. 파일 시스템 가상 머신(140)은 파일 시스템 모듈(142)을 포함한다. 파일 시스템 모듈(142)은 가상 스토리지 장치(111)에 연계되어 동작한다. 파일 시스템 모듈(142)은 가상 메모리(112) 내에 배치된 버퍼 캐시(buffer cache)(141)를 파일 시스템 모듈(142)과 연계하여 사용한다.
파일 시스템 모듈(142)은 버퍼 캐시(141)를 후기입 캐시(write-back cache)의 형태로 운영할 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템 모듈(142)은 데이터 라이트 콜이 호출된 경우 라이트 대상 데이터를 바로 스토리지 장치(131)에 물리적으로 저장하도록 요청하는 것이 아니라, 라이트 대상 데이터를 버퍼 캐시(141)에 적재하고 상기 라이트 대상 데이터를 리턴 해 줄 수 있다. 따라서, 파일 시스템 모듈(142)을 사용하면 데이터 라이트 처리에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
버퍼 캐시(141)에 적재된 상기 라이트 대상 데이터는 버퍼 캐시(141)의 플러싱(flushing) 시점에 가상 스토리지 장치(111)에 기록될 수 있다. 하이퍼바이저(110)는 가상 스토리지 장치(111)에 기록된 데이터를 스토리지 장치(131)에 물리적으로 기록한다.
사용자 가상 머신(USERVM)(120) 역시 하이퍼바이저(110) 상에 생성되는 가상 머신이다. 사용자 가상 머신(120)은 사용자의 요청 또는 기타 필요에 따라 생성되는 가상 머신으로, 시스템 영역의 가상 머신인 파일 시스템 가상 머신(140)과는 다르다. 예를 들어, 주 서버(100)는 외부 제어 장치 등의 제어에 따라 사용자 가상 머신(120)을 하이퍼바이저(110) 상에 생성할 수 있다. 사용자 가상 머신(120)은 하이퍼바이저(110)를 통하여 주 서버(100)의 하드웨어 리소스(130) 중 적어도 일부를 할당 받을 수 있다.
사용자 가상 머신(120)에서 실행되는 사용자 애플리케이션은 사용자 가상 머신(120)에 할당된 가상 리소스를 이용하여 실행된다.
본 실시예에 따르면, 하이퍼바이저(110) 상에 생성되는 사용자 가상 머신(120)은 파일 시스템 가상 머신(140)에 구비된 파일 시스템 모듈(142)을 아웃소싱(outsourcing)하여 사용한다. 예를 들어, 사용자 가상 머신(120)은 파일 시스템 가상 머신(140)에 구비된 파일 시스템 모듈(142)을 네트워크 드라이브 등의 형태로 마운트(mount)하여 사용할 수 있다.
한편, 사용자 가상 머신(120)은 파일 시스템 가상 머신(140)에 구비된 파일 시스템 모듈(142)을 다른 사용자 가상 머신(120)과 공유하는 것으로 해석할 수도 있는 점에서, 사용자 가상 머신(120)이 파일 시스템 가상 머신(140)의 파일 시스템을 공유하는 것으로 볼 수도 있다.
파일 시스템 모듈(142)은 버퍼 캐시(141)를 이용하여 신속한 데이터 라이트 기능을 제공하기 때문에, 본 실시예는 생성되는 사용자 가상 머신(120)이 파일 시스템 모듈(142)을 사용하도록 강제함으로써 데이터 라이트 속도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4는 파일 시스템 모듈(142)을 아웃소싱하는 사용자 가상 머신(120)에서 실행되는 사용자 애플리케이션(122)이 데이터 라이트 함수를 호출하는 경우, 상기 함수가 리턴될 때까지의 흐름을 나타낸다.
먼저, 사용자 애플리케이션(122)이 데이터 라이트 함수를 호출하는 경우, 파일 시스템 가상 머신(140)의 파일 시스템 모듈(142)에서 제공하는 저 레벨의 라이트 콜(write call)이 호출된다. 파일 시스템 모듈(142)은 라이트 대상 데이터를 버퍼 캐시(141)에 적재하기만 하고 바로 상기 저 레벨의 라이트 콜을 리턴한다. 버퍼 캐시(141)은 가상 메모리(112) 상에 위치하기 때문에, 상기 적재는 메모리 로딩(loading) 작업을 의미한다. 따라서, 버퍼 캐시(141)에 데이터를 적재하는 것은 고속으로 수행될 수 있다. 결론적으로, 파일 시스템 모듈(142)을 이용하여 데이터를 라이트하는 것은, 사용자 가상 머신(120)이 하이퍼바이저(110)를 통하여 직접 데이터를 라이트하는 것에 비하여 고속으로 수행된다.
일 실시예에 따르면, 하이퍼바이저(110) 상에 생성되는 사용자 가상 머신(120)은 사용 확장성을 위하여 파일 시스템 가상 머신(140)에 구비된 파일 시스템 모듈(142) 이외에 별도의 파일 시스템을 구현하여 사용할 수도 있다.
버퍼 캐시(141)는 일반적인 용도의 캐싱 기능도 수행하기 때문에, 리드(read)된 적 있는 데이터가 다시 리드되는 경우, 리드 속도도 증가시키는 효과가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 가상 머신 제공 시스템(100)은 사용자 가상 머신(120)의 데이터 입출력을 파일 시스템 가상 머신(140)의 파일 시스템 모듈(142)을 통하여 일괄 처리함으로써, 속도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도 5를 참조하여 파일 시스템 가상 머신(140)의 구성에 대하여 보다 자세히 설명한다.
먼저, 파일 시스템 가상 머신(140) 역시 하이퍼바이저(110) 상에서 동작하는 가상 머신이므로, 파일 시스템 가상 머신(140)은 하이퍼바이저(110)와의 인터페이스를 위한 하이퍼바이저 인터페이스(144)를 포함한다. 파일 시스템 가상 머신(140)은 하이퍼바이저 인터페이스(144)를 통하여 파일 시스템 가상 머신(140)에 할당된 가상 리소스를 사용할 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 파일 시스템 가상 머신(140)은 파일 시스템 모듈(142)을 포함한다. 파일 시스템 모듈(142)은 파일 시스템 가상 머신(140)에 할당된 가상 CPU에서 수행되는 소프트웨어 구성 요소들일 수 있다. 파일 시스템 모듈(142)은 파일 시스템 가상 머신(140)에 할당된 가상 메모리(112)에 위치한 버퍼 캐시(141)와 연계하여 동작한다.
파일 시스템 가상 머신(140)은 버퍼 캐시 관리자(143)를 더 포함할 수 있다. 버퍼 캐시 관리자(143)도 파일 시스템 가상 머신(140)에 할당된 가상 CPU에서 수행되는 소프트웨어 구성 요소들일 수 있다. 버퍼 캐시 관리자(143)는 버퍼 캐시의 플러싱(flushing)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 버퍼 캐시 관리자(143)는 하이퍼바이저 인터페이스(144)로부터 주 서버(140) 전체의 입출력 동작 부하에 대한 데이터를 제공받고, 그 부하량에 기초하여 플러싱 여부를 제어할 수 있다. 버퍼 캐시 관리자(143)가 버퍼 캐시의 데이터 적재량을 더 고려하여 플러싱 여부를 제어하는 것은 물론이다.
파일 시스템 가상 머신(140)은 둘 이상의 사용자 가상 머신(1200, 1210)에 각각의 파일 시스템을 제공할 수 있다.
사용자 가상 머신(1200, 1210)은 각각 전용 파일 시스템을 가져야 할 것이다. 이러한 필요에 부합하기 위하여, 파일 시스템 가상 머신(140)은 하이퍼바이저(110)를 통하여 제공된 가상 스토리지(111)를 복수의 가상 볼륨(volume)으로 분할하고, 각 가상 볼륨에 마운트 된 파일 시스템을 각각의 사용자 가상 머신(1200, 1210)에 제공할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 사용자 가상 머신 A(1200)은 가상 볼륨 A(1110)에 마운트된 파일 시스템(1420)을 아웃소싱하고, 사용자 가상 머신 B(1210)는 가상 볼륨 B(1111)에 마운트된 파일 시스템(1421)을 아웃소싱할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 가상 볼륨 A(1110) 및 가상 볼륨 B(1111)은 서로 겹치지 않는 저장 영역을 가진다. 즉, 파일 시스템 가상 머신(140)은 사용자 가상 머신 A(1200) 및 사용자 가상 머신 B(1210)에 서로 데이터 입출력의 영향을 받지 않는 독립적인 가상 스토리지 볼륨을 제공한다.
도 6에는 2개의 사용자 가상 머신 만이 도시되어 있으나, 실시예에 따라 하나 이상의 사용자 가상 머신이 더 생성될 수 있으며, 사용자 가상 머신이 더 생길 때마다 잔여 가상 스토리지에 볼륨이 할당되고, 할당된 볼륨 상에 신규 파일 시스템이 마운트되어 새로 생긴 사용자 가상 머신에 아웃소싱의 형태로 제공될 수 있다.
한편, 본 실시에에 따른 파일 시스템 가상 머신(140)은 서로 다른 종류의 파일 시스템을 제공할 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자 가상 머신 A(1200)는 가상 볼륨 A(1110) 상에 마운트된 파일 시스템 X를 아웃소싱하고, 사용자 가상 머신 B(1210)는 가상 볼륨 B(1111) 상이 마운트된 파일 시스템 Y를 아웃소싱할 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템 가상 머신(140)은 FAT32, NTFS, ext2, raiserFS, ext3 등의 공지된 파일 시스템 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템에 대하여 도 8 내지 9를 참조하여 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템은 주 서버(100) 및 대기 서버(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 대기 서버(200)는 주 서버(100)의 장애 발생에도 안전한 환경에서 동작해야 하므로, 다른 랙(Rack)에 설치되거나, 다른 서버 운영 장소에 위치한 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 주 서버(100)는 도 3 내지 7을 참조하여 설명된 주 서버(100)를 기초 구성으로 하여, 이하 설명할 추가 구성을 가진다. 즉, 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템에 포함된 주 서버(100)는 도 3 내지 7을 참조하여 설명된 주 서버(100)의 구성 및 동작을 그대로 수행하되, 이중화 관련 동작을 추가 수행하는 것이다.
첫번째 추가 구성은 하이퍼바이저(110)가 폴트 톨러런스 모듈(114)을 더 포함한다. 주 서버(100)의 폴트 톨러런스 모듈(114)은 대기 서버(200)의 폴트 톨러런스 모듈(214)과 주 서버(100) 및 대기 서버(200) 각각의 네트워크 인터넷 카드(134, 234)를 통해 연동하여 주 서버(100)의 가상 리소스(111, 112, 113)가 대기 서버의 가상 리소스(211, 212, 213)로 이중화되도록 한다.
두번째로, 버퍼 캐시 관리자(143)가 추가 기능을 수행한다. 버퍼 캐시 관리자(143)는 버퍼 캐시(141)의 플러시 관련 제어 외에도, 버퍼 캐시(141)에 적재된 데이터에 업데이트가 발생한 경우, 하이퍼바이저 인터페이스(144) 및 가상 머신 인터페이스(115)를 통하여 주 서버(100)의 폴트 톨러런스 모듈(114)에 업데이트 요청을 하는 기능을 추가 수행한다.
도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템이 주 서버(100)의 사용자 가상 머신(120)에서 실행되는 사용자 애플리케이션(122)이 요청한 데이터 라이트 동작을 처리하는 데 어떠한 절차를 거치는지 설명한다.
먼저, 사용자 애플리케이션(122)이 호출한 데이터 라이트 함수는 파일 시스템 가상 머신(140)에 전달되고, 파일 시스템 모듈(142)은 버퍼 캐시(141)에 라이트 대상 데이터를 적재한다. 상기 적재는, 버퍼 캐시(141) 영역으로 지정된 메모리 영역에 상기 라이트 대상 데이터를 로드(load)하는 것일 수 있다. 버퍼 캐시 관리자(143)는 상기 버퍼 캐시(141)를 모니터링하여 상기 적재를 감지하거나, 파일 시스템 모듈(142)으로부터 상기 적재를 통보 받을 수 있다.
버퍼 캐시 관리자(143)는 상기 적재를 감지하거나 통보 받으면, 하이퍼바이저 인터페이스(144) 및 가상 머신 인터페이스(115)를 통하여 주 서버(100)의 폴트 톨러런스 모듈(114)에 적재된 상기 라이트 대상 데이터의 업데이트를 요청할 수 있다.
상기 요청을 받은 주 서버(100)의 폴트 톨러런스 모듈(114)은 대기 서버(200)의 폴트 톨러런스 모듈(114)에 동기화 요청을 하고, 대기 서버(200)의 폴트 톨러런스 모듈은 가상 메모리(112)의 버퍼 캐시(141) 영역에 포함된 데이터의 업데이트 분을 반영하는 방식으로 주 서버(100)의 버퍼 캐시(141)에 적재된 데이터를 대기 서버(200)의 버퍼 캐시(241)에 이중화한다.
상기 이중화가 종료되면, 대기 서버(200)의 폴트 톨러런스 모듈(214), 주 서버(100)의 폴트 톨러런스 모듈(114), 주 서버(100)의 파일 시스템 모듈(142)을 거쳐서 주 서버(100)의 사용자 가상 머신(120)에서 수행되는 사용자 애플리케이션(122)으로 다시 컨트롤이 반환된다.
본 실시예에 따르면, 주 서버(100) 및 대기 서버(200)에서 두 번만 버퍼 캐시에 데이터를 적재 하면 되므로, 데이터 라이트를 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 주 서버(100)의 버퍼 캐시(141)에 라이트 대상 데이터가 적재되는 즉시 대기 서버(200)의 버퍼 캐시(241)에도 상기 라이트 대상 데이터가 적재되고, 버퍼 캐시(141, 241)에 적재된 상기 라이트 대상 데이터는 버퍼 캐시 관리자(143, 243)이 적절한 시점에 스토리지 장치(131, 231)에 물리적 라이트 하므로, 주 서버(100)의 스토리지 장치(131)에 저장된 데이터가 안전하게 대기 서버(200)의 스토리지 장치(231)에도 저장되는 효과가 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 블록 구성도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템은 주 서버(100), 제1 대기 서버(200) 및 제2 대기 서버(300)를 포함한다. 즉, 도 10에 도시된 시스템은 도 9에 도시된 시스템에 비하여 하나의 대기 서버(300)를 더 포함한다. 평상시에, 주 서버(100)의 리소스는 제1 대기 서버(200)에 이중화되고, 또한 제2 대기 서버(300)에도 이중화된다. 제2 대기 서버(300)는 주 서버(100)를 이중화하거나, 제1 대기 서버(200)를 이중화할 수 있다. 즉, 제1 대기 서버(300)는 주 서버(100)의 하이퍼바이저(110)에 구비된 폴트 톨러런스 모듈(114)과 데이터를 송수신하여 주 서버(100)를 이중화하거나, 제1 대기 서버(200)의 하이퍼바이저(210)에 구비된 폴트 톨러런스 모듈(214)과 데이터를 송수신하여 제1 대기 서버(200)를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저를 포함할 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 리커버리(recovery) 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 주 서버(100)에 장애가 발생한 경우, 제1 대기 서버(200)는 주 서버(100)를 복원하는 동작을 수행하고, 상기 복원 도중 제2 대기 서버(300)가 서비스를 제공함으로써, 단말(400)은 주 서버(100)에 장애가 발생하더라도 속도 저하 없이 중단 없는 서비스를 제공받을 수 있다. 즉, 주 서버(100)에 장애가 발생하는 경우, 주 서버(100)의 사용자 가상 머신 전체(120)가 비활성화 되고, 제2 대기 서버(300)의 사용자 가상 머신(320) 전체가 활성화되며, 제1 대기 서버(200)는 주 서버(100)로 이중화될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템의 블록 구성도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템은 파일 시스템 가상 머신(140)을 사용자 가상 머신(120)과 분리된 서버 장치에 가질 수 있다. 파일 시스템 가상 머신(140)을 사용자 가상 머신(120)과 분리된 서버 장치에 가지는 경우, 사용자 가상 머신(120)의 리소스 소비에 파일 시스템 가상 머신(140)이 영향을 받음으로써 데이터 입출력 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 시스템은 주 서비스 서버(1000), 주 파일 서버(1500), 대기 서비스 서버(2000) 및 대기 파일 서버(2500)를 포함할 수 있다. 사용자 가상 머신(120)과 파일 서버 가상 머신(140)이 고속으로 통신을 수행하여, 데이터 입출력 속도가 저감되지 않도록, 주 서비스 서버(1000) 및 주 파일 서버(1500)는 소정의 비트 전송 속도를 보장하는 케이블을 통하여 연결되고, 보조 서비스 서버(2000) 및 보조 파일 서버(2500) 역시 소정의 비트 전송 속도를 보장하는 케이블을 통하여 연결되는 것이 바람직하다.
주 파일 서버(1500)는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저(110)와 하이퍼바이저(110) 상에 생성된 파일 시스템 가상 머신(140)을 포함한다.
주 서비스 서버(1000)는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저(110)와 하이퍼바이저(110) 상에 생성된 사용자 가상 머신(120)을 포함한다.
보조 파일 서버(2500)는 주 파일 서버(1500)의 하이퍼바이저(110)에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 주 파일 서버(1500)를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저(110)를 포함한다.
보조 서비스 서버(2000)는 주 서비스 서버(1000)의 하이퍼바이저(110)에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 주 서비스 서버(1000)를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저(110)를 포함한다.
이 때, 파일 시스템 가상 머신(140)은 주 서비스 서버(1000)의 하이퍼바이저(110) 상에 생성된 사용자 가상 머신(120)이 아웃소싱 하는 파일 시스템(142)을 제공하고, 파일 시스템(142)과 연계되어 사용되는 버퍼 캐시를 파일 시스템 가상 머신(140)에 할당된 가상 메모리 상에 배치한다. 또한, 파일 시스템 가상 머신(140)은 주 파일 시스템 서버(1500)의 하이퍼바이저(110)의 폴트 톨러런스 모듈과 보조 파일 시스템 서버(2500)의 하이퍼바이저(110)의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 보조 파일 서버(2500)에 이중화된다. 또한, 주 서비스 서버(1000)의 사용자 가상 머신(120)은 주 서비스 서버(1000)의 하이퍼바이저(110)의 폴트 톨러런스 모듈과 대기 서비스 서버(2000)의 하이퍼바이저(110)의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 보조 서비스 서버(2000)에 이중화된다.
도 13 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 방법의 순서도이다.
먼저, 도 13에는 본 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 서버 이중화 방법이 수행되도록 초기화를 하는 방법의 순서도가 도시되어 있다.
먼저, 파일 시스템이 사용할 리소스에 대한 정보를 입력 받는다(S102). 예를 들어, 사용할 CPU 코어의 수, 메모리 사이즈, 스토리지 사이즈 등의 정보를 입력할 수 있다.
다음으로, 상기 리소스에 대한 정보에 따라, 주 서버의 하이퍼바이저 상에 파일 시스템 가상 머신을 생성한다(S104). 일 실시예에 따르면, 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 파일 시스템 가상 머신에 대하여 상기 리소스에 대한 정보에 따라 리소스를 할당할 수 있다.
상기 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리의 적어도 일부를 버퍼 캐시로 사용한다(S106). 예를 들어, 상기 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리의 기 지정된 주소 영역을 상기 버퍼 캐시 영역을 할당할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 사이즈 중 소정 비율에 따른 저장 영역을 상기 버퍼 캐시 영역으로 할당할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 리소스에 대한 정보에 버퍼 캐시 영역 사이즈에 대한 정보도 포함될 수 있으며, 상기 버퍼 캐시 영역은 상기 리소스에 대한 정보에 따라 할당될 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 버퍼 캐시의 사이즈는 상기 주 서버 상에 생성된 사용자 가상 머신의 숫자에 따라 자동으로 조정될 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 버퍼 캐시의 사이즈는 상기 주 서버 상에 생성된 전체 사용자 가상 머신이 호출하는 데이터 라이트 콜의 호출량에 따라 자동으로 조정될 수도 있다.
다음으로, 파일 시스템 가상 머신에 버퍼 캐시 관리자를 실행한다(S108). 이미 설명한 바와 같이, 버퍼 캐시 관리자는 상기 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 대기 서버로 이중화되도록 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈에 요청한다.
다음으로, 주 서버의 상기 파일 시스템 가상 머신을 대기 서버에 이중화한다. 상기 파일 시스템 가상 머신의 이중화는 상기 주 서버의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 폴트 톨러런스 모듈을 이용할 수 있다.
다음으로, 신규 사용자 가상 머신 생성 요청이 있는 경우(S110), 신규 사용자 가상 머신을 상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성한다(S112).
다음으로, 상기 사용자 가상 머신이 상기 파일 시스템 가상 머신의 파일 시스템을 아웃 소싱 하도록 설정한다(S114). 예를 들어, 상기 사용자 가상 머신에 상기 사용자 가상 머신에 할당된 가상 볼륨에 마운트된 상기 파일 시스템 가상 머신의 파일 시스템을 설치하거나, 상기 사용자 가상 머신에 상기 사용자 가상 머신이 제공하는 네트워크 드라이브를 연결할 수 있다.
다음으로, 도 14를 참조하여 주 서버의 파일 시스템 가상 머신이 제공하는 파일 시스템을 아웃 소싱하는 주 서버의 사용자 가상 머신이 데이터 라이트를 수행하고, 라이트 대상 데이터가 이중화 되는 것을 설명한다.
일 실시예에 따르면, 상기 라이트 대상 데이터는 상기 주 서버의 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시를 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시로 이중화하는 것에 의하여 이중화 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 라이트 대상 데이터는 상기 주 서버에 생성된 상기 파일 시스템 가상 머신을 상기 대기 서버로 이중화함으로써 수행될 수도 있다.
주 서버의 사용자 가상 머신이 데이터 라이트 콜을 호출하는 경우(S116), 파일 시스템 가상 머신의 파일 시스템 모듈에도 저 레벨 라이트 콜이 호출된다. 상기 저 레벨 라이트 콜은 라이트 대상 데이터를 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재한다(S118).
상기 적재를 감지한 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시 관리자는 주 서버의 하이퍼바이저에 업데이트를 요청하고(S120), 주 서버의 하이퍼바이저는 대기 서버의 하이퍼바이저에 동기화를 요청한다(S122). 또한, 대기 서버의 하이퍼바이저는 대기 서버의 버퍼 캐시에 라이트 대상 데이터를 적재한다(S124). 대기 서버의 버퍼 캐시에 라이트 대상 데이터의 적재가 완료되는 대로, 상기 동기화 요청 및 상기 주 서버의 파일 시스템 상의 저 레벨 라이트 함수가 리턴(S126) 됨으로써, 상기 주 서버의 사용자 가상 머신은 컨트롤을 되찾게 되며(S128), 다음 동작을 수행하게 된다.
상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 버퍼 캐시로의 라이트 대상 데이터 로드 이후, 상기 주 서버의 I/O 발생량 및 버퍼 캐시 사용량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 플러시 되도록 상기 주 서버의 하이퍼바이저에 요청할 수 있다.
도 13 내지 도 14에는 도시되어 있지 않지만, 상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 버퍼 캐시에 적재된 라이트 대상 데이터가 스토리지 장치로 플러시 되어 물리적 라이트 되기 전에 손실되는 경우, 이를 감지하여 서비스가 대기 서버를 통하여 제공되도록 할 수 있다. 예를 들어, 주 서버의 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 스토리지 장치에 저장되기 전 손실된 경우, 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 비활성화하고, 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 활성화할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이퍼바이저 기반 이중화 방법은 대기 서버의 파일 시스템 가상 머신을 주 서버의 파일 시스템 가상 머신을 이중화하는 것에 의하여 생성하는 것이 아니라, 대기 서버의 파일 시스템 가상 머신도 초기화 시 생성해주는 것을 포함할 수 있다. 본 실시예는 파일 시스템 가상 머신의 이중화 오류에 의하여 대기 서버에 파일 시스템 가상 머신이 제대로 생성되지 않는 것을 방지하여 안전하게 이중화 관련 세팅을 할 수 있는 효과가 있다. 이하, 본 실시예에 따른 이중화 방법을 설명한다.
먼저, 상기 주 서버의 하이퍼바이저(hypervisor) 상에 생성되는 사용자 가상 머신이 아웃소싱(out sourcing)하는 파일 시스템을 제공하는 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성한다.
다음으로, 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 이중화되는 상기 사용자 가상 머신이 아웃소싱하는 상기 파일 시스템을 제공하는 제2 파일 시스템 가상 머신을 생성한다.
다음으로, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시(buffer cache)를 상기 제2 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시에 이중화한다. 이미 설명된 바와 같이, 상기 주 서버의 하이퍼바이저 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비한 것이고, 상기 이중화하는 것은 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시를 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신에 이중화하는 것을 의미할 수 있다.
상기 버퍼 캐시는 상기 제1 파일 시스템 가상 머신과 제2 파일 시스템 가상 머신이 각각의 가상 메모리 상에 배치되는 것일 수 있다. 이 때, 상기 주 서버의 하이퍼바이저 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비한 것이고, 상기 이중화하는 것은, 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈이 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 가상 메모리를 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 가상 메모리에 이중화함으로써 상기 버퍼 캐시를 이중화하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이중화 방법은 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 플러시되기 전에 손실된 것을 감지한 경우, 상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 비활성화하고, 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 활성화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
주 서버 100
사용자 가상 머신 120
파일 시스템 가상 머신 140
하이퍼바이저 110
주 서버 하드웨어 130

Claims (23)

  1. 주 서버의 하이퍼바이저 상에 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 소정의 파일 시스템을 설치하고, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리에 상기 파일 시스템에 연계되어 동작하는 버퍼 캐시를 배치하는 기능;
    사용자 가상 머신을 상기 하이퍼바이저 상에 생성하되, 상기 제1 파일 시스템의 상기 파일 시스템을 상기 사용자 가상 머신이 공유하여 사용하도록 설정하는 기능;
    상기 버퍼 캐시를 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시로 이중화하는 기능을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신이 상기 버퍼 캐시를 후기입(write-back) 방식으로 운영하는 기능을 더 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 파일 시스템 가상 머신은,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신을 상기 대기 서버에 이중화하는 것에 의하여 생성되는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 버퍼 캐시를 배치하는 기능은,
    파일 시스템에 할당되는 리소스에 대한 정보를 입력 받고;
    상기 리소스에 대한 정보에 따라, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 리소스를 할당하는 것을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 버퍼 캐시를 배치하는 기능은,
    상기 리소스에 대한 정보에 따라 상기 주 서버의 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 사이즈 중 소정 비율에 따른 저장 영역을 상기 버퍼 캐시에 할당하는 것을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 주 서버의 하이퍼바이저 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저는 각각 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비한 것이고,
    상기 이중화하는 기능은 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시를 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시로 이중화하는 것을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 이중화하는 기능은,
    상기 사용자 가상 머신에서 데이터 라이트(write) 콜이 호출된 경우, 라이트 대상 데이터를 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재하는 단계;
    상기 라이트 대상 데이터를 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 경유하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재하는 단계; 및
    상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재하는 것이 완료된 경우, 상기 데이터 라이트 콜을 리턴하는 단계를 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이중화하는 기능은, 상기 주 서버에 생성된 상기 파일 시스템 가상 머신을 상기 대기 서버로 이중화함으로써 실행되는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 주 서버 상에 생성된 사용자 가상 머신의 숫자에 따라 상기 버퍼 캐시의 사이즈를 조정하는 기능을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 주 서버 상에 생성된 전체 사용자 가상 머신이 호출하는 데이터 라이트 콜의 호출량에 따라 상기 버퍼 캐시의 사이즈를 조정하는 기능을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신이 상기 주 서버의 I/O 발생량 및 버퍼 캐시 사용량 중 적어도 하나를 기준으로 상기 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 플러시 되도록 상기 주 서버의 하이퍼바이저에 요청하는 기능을 더 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  12. 주 서버를 상기 주 서버의 폴트 톨러런스(fault tolerance) 파트너인 대기 서버에 이중화하는 방법에 있어서,
    상기 주 서버의 하이퍼바이저(hypervisor) 상에 생성되는 사용자 가상 머신이 아웃소싱(out sourcing)하는 파일 시스템을 제공하는 제1 파일 시스템 가상 머신을 생성하는 단계;
    상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 이중화되는 상기 사용자 가상 머신이 아웃소싱하는 상기 파일 시스템을 제공하는 제2 파일 시스템 가상 머신을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시(buffer cache)를 상기 제2 파일 시스템 가상 머신이 상기 파일 시스템과 연계하여 운영하는 버퍼 캐시에 이중화하는 단계를 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 주 서버의 하이퍼바이저 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비한 것이고,
    상기 이중화하는 단계는 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시를 상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신에 이중화하는 단계를 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신과 제2 파일 시스템 가상 머신이 각각의 가상 메모리 상에 상기 버퍼 캐시를 배치하는 단계를 더 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 주 서버의 하이퍼바이저 및 상기 대기 서버의 하이퍼바이저는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비한 것이고,
    상기 이중화하는 단계는,
    상기 주 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈이 상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 가상 메모리를 상기 대기 서버의 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 제2 파일 시스템 가상 머신의 가상 메모리에 이중화함으로써 상기 버퍼 캐시를 이중화하는 단계를 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신의 버퍼 캐시에 적재된 데이터가 플러시되기 전에 손실된 것을 감지하는 단계; 및
    상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 비활성화하고, 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신의 상태를 활성화하는 단계를 더 포함하는 하이퍼바이저 기반 이중화 방법.
  17. 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저와 제1 파일 시스템 가상 머신을 포함하는 주 서버; 및
    상기 주서버의 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저를 포함하는 제1 대기 서버를 포함하되,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신은 상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성되는 사용자 가상 머신이 공유하는 제1 파일 시스템을 제공하고, 상기 제1 파일 시스템과 연계되어 사용되는 버퍼 캐시를 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 상에 배치하며,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신은 상기 주 서버의 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈과 상기 대기 서버의 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 대기 서버에 이중화되는 서버 이중화 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신은, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 스토리지의 일부 영역에 가상 볼륨을 할당하고 상기 가상 볼륨에 상기 제1 파일 시스템을 마운트하는 서버 이중화 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 파일 시스템 가상 머신은, 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 스토리지의 다른 일부 영역에 가상 볼륨을 할당하고 상기 가상 볼륨에 상기 제1 파일 시스템과 다른 제2 파일 시스템을 마운트하며, 상기 주 서버의 하이퍼바이저 상에 생성되는 다른 사용자 가상 머신이 공유하는 상기 제2 파일 시스템을 제공하는 서버 이중화 시스템.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 주서버의 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 서버를 이중화하거나, 상기 제1 대기 서버의 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 제1 대기 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 하이퍼바이저를 포함하는 제2 대기 서버를 더 포함하는 서버 이중화 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 주 서버에 장애가 발생하는 경우, 상기 주 서버의 사용자 가상 머신 전체가 비활성화 되고, 상기 제2 대기 서버의 사용자 가상 머신 전체가 활성화되며, 상기 제1 대기 서버는 상기 주 서버로 이중화되는 서버 이중화 시스템.
  22. 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제1 하이퍼바이저와 상기 제1 하이퍼바이저 상에 생성된 파일 시스템 가상 머신을 포함하는 주 파일 서버;
    하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제2 하이퍼바이저와 상기 제2 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신을 포함하는 주 서비스 서버;
    상기 제1 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 파일 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제3 하이퍼바이저를 포함하는 보조 파일 서버; 및
    상기 제2 하이퍼바이저에 구비된 폴트 톨러런스 모듈과 데이터를 송수신하여 상기 주 서비스 서버를 이중화하는 하이퍼바이저 기반 폴트 톨러런스 모듈을 구비하는 제4 하이퍼바이저를 포함하는 보조 서비스 서버를 포함하되,
    상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 제2 하이퍼바이저 상에 생성된 사용자 가상 머신이 아웃소싱하는 파일 시스템을 제공하고, 상기 파일 시스템과 연계되어 사용되는 버퍼 캐시를 상기 제1 파일 시스템 가상 머신에 할당된 가상 메모리 상에 배치하며,
    상기 파일 시스템 가상 머신은 상기 제1 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈과 상기 제3 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 보조 파일 서버에 이중화되고,
    상기 사용자 가상 머신은 상기 제2 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈과 상기 제4 하이퍼바이저의 폴트 톨러런스 모듈을 이용하여 상기 보조 서비스 서버에 이중화되는 서버 이중화 시스템.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 주 파일 서버와 주 서비스 서버 사이는 소정의 비트 전송 속도를 보장하는 케이블을 통하여 연결되고, 상기 보조 파일 서버와 보조 서비스 서버 사이도 소정의 비트 전송 속도를 보장하는 케이블을 통하여 연결되는 서버 이중화 시스템.
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