KR20140060962A - 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템 및 방법 - Google Patents

네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 메타데이터 서버 및 데이터 서버를 포함하고, 서비스 매니저와 연동하여 구동되는 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템으로서, 상기 메타데이터 서버는 복수의 데이터 서버로부터 CPU 사용율, 메모리 사용율, 하드디스크 사용률 및 네트워크 사용율 중 적어도 하나의 정보를 보고 받고, API를 이용하여 서비스 매니저(Service manager)에게 분산 파일 시스템의 노드의 상태 정보를 보고하고, 상기 서비스 매니저는 메타데이터 서버에서 제공되는 API를 통해 데이터 서버의 CPU 사용율, 메모리 사용율, HDD 사용률 및 네트워크 사용률 정보 중 적어도 하나의 정보를 요청하고, 메타데이터 서버로부터 현재 데이터 서버의 상기 사용률 정보를 제공받아, 해당 노드(Service demon)의 상태 정보를 분석하여 각 노드에 설치된 서비스를 활성화시키는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템 및 방법 {System and method for providing multiple service using idle resource of network distributed file system}
본 발명은 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 인터넷 기술의 비약적인 발전에 따라 사진, 동영상과 같은 멀티미디어 데이터의 전송이 비약적으로 증가하고 있으며, 따라서 인터넷을 이용한 멀티미디어 데이터 전송 서비스를 제공하는 업체의 경우 매우 큰 용량의 데이터가 새롭게 생성되고 있다. 따라서, 많은 용량의 데이터를 효과적으로 분산하여 관리할 수 있는 시스템의 도입이 시급한 실정이다.
최근, 스토리지 시스템 또는 파일 시스템에 대한 기술 발전은 스토리지 시스템의 확장성 및 성능을 크게 향상시키고 있다. 파일 시스템 구조 측면에서 살펴보면, 몇몇 시스템들이 파일의 데이터 입출력 경로와 파일의 메타데이터 관리 경로를 분리시킨, 소위 비대칭 클러스터 파일 시스템을 구축하여 분산 스토리지 시스템의 확장성과 성능을 높이기 위한 노력을 하고 있다.
이러한 구조는 클라이언트 시스템이 저장 장치들을 직접 접근할 수 있게 해주며, 또한, 파일의 빈번한 접근으로 인해 발생하는 병목 지점을 회피하여 스토리지의 확장성을 높일 수 있다.
IBM의 StorageTank와 Panasas의 ActiveScale Storage Cluster, Cluster Filesystems의 Luster, Hadoop의 DFS, Google의 Google Filesystem 등의 엔터프라이즈급 스토리지 솔루션이 이러한 구조를 기반으로 개발되었다.
이러한 네트워크 기반 분산 파일 시스템 환경에서는 어플리케이션 서버, 메타데이터 서버, 데이터 서버들이 네트워크를 통해 교신하면서 데이터의 입출력을 제공한다. 또한, 어플리케이션 서버가 특정 파일에 접근하기 위해서는 먼저 메타데이터 서버로부터 파일의 실제 데이터가 저장된 블록의 위치 정보를 얻은 뒤에, 이 위치 정보를 이용하여 실제 데이터를 저장하고 있는 데이터 서버에 접근하여 해당 블록의 데이터를 얻는다.
그런데, 이러한 네트워크 기반 분산 파일 시스템에는 다수의 데이터 서버(D)를 포함하여 운영되는데, 상기 데이터 서버(D)는 전부 일정 수준 이상으로 CPU, 메모리, HDD, 네트워크 등이 사용되는 경우도 있지만, 통상적으로 일부의 데이터 서버(D)의 CPU, 메모리, HDD, 네트워크 사용률은 매우 낮은 경우가 많은데, 이를 유휴 상태로 둠으로서 자원의 낭비가 되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 네트워크 기반 분산 파일 시스템 중 CPU, 메모리, HDD, 네트워크 사용률이 낮은 데이터 서버(D)를 그냥 방치하는 대신, 효과적으로 사용할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
메타데이터 서버 및 데이터 서버를 포함하고, 서비스 매니저와 연동하여 구동되는 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템으로서,
상기 메타데이터 서버는 복수의 데이터 서버로부터 CPU 사용율, 메모리 사용율, 하드디스크 사용률 및 네트워크 사용율 중 적어도 하나의 정보를 보고 받고, API를 이용하여 서비스 매니저(Service manager)에게 분산 파일 시스템의 노드의 상태 정보를 보고하고,
서비스 매니저는 메타데이터 서버에서 제공되는 API를 통해 데이터 서버의 CPU 사용율, 메모리 사용율, HDD 사용률 및 네트워크 사용률 정보 중 적어도 하나의 정보를 요청하고, 메타데이터 서버로부터 현재 데이터 서버의 상기 사용률 정보를 제공받아, 해당 노드(Service demon)의 상태 정보를 분석하여 각 노드에 설치된 서비스를 활성화시키는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메타데이터 서버 및 데이터 서버를 포함하고, 서비스 매니저와 연동하여 구동되는 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템을 이용하면 네트워크 기반 분산 파일 시스템 중 CPU, 메모리, HDD, 네트워크 사용률이 낮은 데이터 서버(D)를 그냥 방치하는 대신, 효과적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스토리지 시스템을 이용한 네트워크 분산 파일 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스를 제공하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 iSCSI 스토리지 시스템 및 이를 이용한 네트워크 분산 파일 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 이하에서 설명한다.
본 실시예에 따른 네트워크 분산 파일 시스템은 논리적인 iSCSI Volume(LUN)을 생성하고 이를 iSCSI Target을 통해 iSCSI initiator로 제공하여 블록 IO를 처리하는 스토리지 시스템이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 스토리지 용량의 확장은 분산 파일 시스템의 노드를 증설하는 형태로 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전체 입출력 대역폭의 확장은 게이트웨이 형식의 iSCSI Target를 증설하는 형태로 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 스토리지 가용성 확보는 2개 이상의 iSCSI 게이트웨이를 이용하며, 하나의 iSCSI 게이트웨이의 이상 발생시 타 iSCSI 게이트웨이에 자동으로 Fail-Over 하는 형태로 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 iSCSI 스토리지 시스템 및 상기 스토리지 시스템을 이용한 네트워크 분산 파일 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 1에서 보듯이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크 분산 파일 시스템은 물리적으로 분리된 대규모의 스토리지 자원을 단일 스토리지 볼륨으로 가상화하는 메타데이터 서버(M), 데이터 서버(D) 및 어플리케이션 서버(0)를 포함한다. 구체적으로, 메타데이터 서버(M)는 분산 파일 시스템에서 컨트롤 패스(Path) 기능을 수행한다. 또한, 메타데이터 서버(M)는 파일에서 메타정보 (파일 속성, 경로, (D)상에서 데이터 조각의 경로 리스트, 복제 여부 등)을 관리한다. 또한, 데이터 서버(D)는 분산 파일 시스템에서 데이터 패스(Path)의 기능을 수행한다. 즉, 메타데이터 서버(M)에 의해서 파일을 데이터 조각으로 분리하면, 실질적으로 분리된 데이터 조각을 분산 저장하는 기능과 분리된 데이터 조각을 분산 전달하는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에따른 분산 파일 시스템은 상기 메타데이터 서버(M) 및 데이터 서버(D)를 블록 입출력 저장공간으로 활용하여 SCSI 명령을 iSCSI 인터페이스 기반으로 처리하는 시스템이다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 어플리케이션 서버(0)에는 iSCSI Initiator가 형성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크 분산 파일 시스템은 확장형 iSCSI 스토리지 시스템을 더 포함하는데, 확장형 iSCSI 스토리지 시스템은 iSCSI Control Server(2)와 복수의 iSCSI Gateway(1)를 포함한다. 또한, 복수의 iSCSI Gateway(1)는 각각 iSCSI Target Core(1-1), SCSI Middleware(1-2) 및 Block Layout Manager SET(1-3)을 포함한다.
또한, 메타데이터 서버(M), 데이터 서버(D) 및 어플리케이션 서버(3)와 확장형 iSCSI 스토리지 시스템을 구성하는 iSCSI Control Server(2)와 복수의 iSCSI Gateway(1)는 이더넷(Ethernet)으로 연결되어, 다수의 기존 iSCSI Initiator(3)에게 블록 입출력 서비스를 확장성 있게 제공하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 확장형 iSCSI 스토리지 시스템의 기반 저장소로 이용되는 메타데이터 서버(M), 데이터 서버(D)는 iSCSI Gateway(1) 별로 분산 데이터 처리를 지원하고 블록 기반 스토리지 용량의 확장성을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, iSCSI Gateway(1)는 블록 데이터 입출력 서비스를 이용하는 다수의 iSCSI Initiator의 성능 요구사항을 충족하기 위해 복수로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 iSCSI Gateway(1)는 각각 iSCSI Target Core(1-1), SCSI 미들웨어(SCSI Middleware)(1-2) 및 블록 레이아웃 메니저 세트(Block Layout Manager SET; 1-3)로 구성되는데, 구체적으로 다음과 같은 기능을 수행한다.
먼저, iSCSI Target Core(1-1)는 이더넷 네트워크 기반의 스토리지 외부에서 요청하는 블록 데이터 입출력의 표준 인터페이스로 기능한다. 구체적으로, iSCSI Target Core(1-1)는 iSCSI Target 관리, 네트워크 포털 관리, Target 포털 그룹 관리, LUN Mapping, CHAP 기반 iSCSI 인증 관리, 다중 연결 방식 iSCSI Session 관리, iSCSI PDU 및 Command 처리 기능을 갖는다. 한편, UCS-FS상의 iSCSI Volume(LUN)과 Target 과의 매핑은 iSCSI Volume Manager의 iSCSI Target Core 제어를 통해 이루어진다.
한편, iSCSI 인터페이스의 기능은 SCSI 명령어와 파라미터를 캡슐화 형태로 기술된 CDB를 이더넷(Ethernet) 기반의 TCP/IP 형태로 교환하기 위해서, CDB를 캡슐화하여 PDU를 생성하고, 요청 및 응답에 따른 약속된 절차에 따라 전달하는 역할만 제공하고 있다. 따라서 File 기반 솔루션인 분산 파일 시스템에 iSCSI 인터페이스를 지원하기 위해서는 SCSI CDB를 처리하는 모듈이 필수적이다. SCSI Middleware(1-2)는 이러한 목적에 따라 구성된 모듈으로서 CDB를 디코딩(Decoding) 하여 해당 SCSI 명령어의 표준에 따라 해당 명령을 구분하여 처리한다. SCSI 명령은 크게 데이터 입출력 명령과 비입출력 명령으로 구분할 수 있으며, 상기 구분에 따라서 Block Layout Manager와의 연동이 결정된다. 또한, 데이터 입출력 명령은 Block Layout Manager와의 연동이 필수적이다. 또한, SCSI 명령의 처리가 완료되면 처리된 결과를 다시 CDB형태로 캡슐화하여 iSCSI Target Core로 전달한다.
또한, Block Layout Manager(1-3)는 다수의 물리적 디스크 공간에 분산된 데이터 블록 정보를 관리하는 블록이다. 분산 파일 시스템 상의 저장공간은 데이터 서버 형태로 물리적으로 분할되어 데이터 조각(Chuck 단위)으로 저장된다. 데이터 조각의 Set은 분산 파일 시스템 상에서 하나의 “파일”과 매핑이 된다. 분산 파일 시스템의 메타데이터 서버에서 관리하는 파일에 대한 메타정보는 파일 이름, 디렉토리 구조, 파일을 구성하고 있는 데이터 조각 목록 및 데이터 서버상의 위치정보를 포함한다. 확장형 iSCSI 스토리지 시스템의 iSCSI 볼륨(LUN)은 분산 파일 시스템의 저장공간에 지정된 임의의 파일 하나를 대응된다. 따라서 해당 파일과 iSCSI Target을 연결(LUN Mapping)하기 위해서는 iSCSI Gateway별로 자신이 서비스하는 iSCSI Target과 연결된 iSCSI 볼륨의 메타정보를 관리하는 Block Layout Manager가 필수적이다. Block Layout Manager는 iSCSI 볼륨을 구성하고 있는 파일 조각(Chunk)의 위치, 저장단위, 개수를 필요에 따라 분산 파일 시스템의 메타데이터 서버를 통해 제공받아 내부 저장소에서 관리한다. 상기 정보와 SCSI Middleware측에서 전달받은 블록 입출력의 파라미터인 블록 주소 및 입출력 사이즈 정보를 매핑하여 블록 데이터 입출력을 수행하는 역할을 담당한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 iSCSI Control Server(2)는 iSCSI Gateway(1)의 제어 및 모니터링을 수행한다. 구체적으로, iSCSI Control Server(2)는 분산 파일 시스템의 저장공간을 이용하여 iSCSI 볼륨을 구성하고 다수의 iSCSI Gateway(1-1)를 제어하는 블록이다. iSCSI Control Server(2)는 iSCSI Gateway(1-1)에서 제공받은 인터페이스를 통해 iSCSI Target 관리 제어, 네트워크 포털 관리 제어, Target 포털 그룹 관리 제어, LUN Mapping 제어, iSCSI 인증 관리 제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 네트워크 분산 파일 시스템의 유휴 자원(CPU, 메모리 등)을 타 응용 서비스에서 활용할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전체 네트워크 분산 파일 시스템에서 관리나 제어를 담당하는 노드에 하위 노드의 자원을 모니터링하고 수집하는 Agent를 배치한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전하위 노드 전체에 특정 응용 서비스의 클론이 배치되어 있다고 가정했을 때, 관리 노드의 Agent에서 제공받을 수 있는 전체 노드 유휴 자원 정보를 이용해 특정 노드의 응용 서비스를 활성화하거나 비활성화할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전특정 응용 서비스의 활성화/비활성화 프로세스는 외부의 일반적인 제어기를 통해 이루어지면 관리 노드의 Agent는 해당 제어기에게 전체 노드 유휴 자원 정보만을 제공한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스를 제공하는 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에서 보듯이, 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스를 제공하기 위한 네트워크 분산 파일 시스템은 메타데이터 서버(M)와 데이터 서버(D)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 네트워크 분산 파일 시스템의 노드는 자체적인 컴퓨팅 자원이 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서 유휴 리소스의 활용은 데이터 서버(D)의 CPU, 메모리 및 저장공간을 대상으로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 데이터 서버(D)가 4개(D1, D2, D3, D4) 존재하고, 각각 데이터 서버(D)에는 서비스 어플리케이션인 웹 서버 데몬이 존재하는 경우 유휴 리소스를 이용하여 다중 서비스를 제공하는 방법의 일례를 다음에서 설명한다.
먼저, 메타데이터 서버(M)는 주기적으로 4개의 데이터 서버(D1, D2, D3, D4)의 CPU 사용율, 메모리 사용율, 하드디스크 사용률 및 네트워크 사용율을 보고받는다. 또한, 메타데이터 서버(M)는 분산 파일 시스템의 관리 목적으로 노드에서 수집되는 정보를 사용한다. 또한, 메타데이터 서버(M)는 API(Application Program Interface)를 포함하며, API는 서비스 매니저(Service manager; SM)에게 분산 파일 시스템의 노드의 상태 정보를 보고한다.
또한, 서비스 매니저(SM)는 메타데이터 서버(M)에서 제공되는 API를 통해 데이터 서버(D)의 CPU 사용율 정보를 요청하고, 메타데이터 서버(M)는 현재 데이터 서버(D)의 CPU 사용률이 낮은 순서대로 정렬하여 서비스 매니저(SM)에게 상태 정보를 제공한다.
마찬가지 방식으로 서비스 매니저(SM)는 메타데이터 서버(M)에서 제공되는 API를 통해 데이터 서버(D)의 메모리 사용율, HDD 사용률 및 네트워크 사용률 정보를 요청하고, 메타데이터 서버(M)는 현재 데이터 서버(D)의 메모리 사용율, HDD 사용률 및 네트워크 사용률을 각각 낮은 순서대로 정렬하여 서비스 매니저(SM)에게 상태 정보를 제공한다.
그러면, 서비스 매니저(SM)는 해당 노드(Service demon; SD)의 상태 정보를 분석하여 각 노드에 설치된 서비스를 활성화시키게 된다. 본 실시예에 따르면 상기 활성화는 사용자가 서비스 매니저(SM)에 설정한 CPU 사용율, 메모리 사용율, 하드디스크 사용률 및 네트워크 사용율을 모두 만족하는 노드에만 해당 서비스(S)를 활성화하는 것이 바람직하다.
또한, 노드(SD)는 서비스(S) 외에 분산 파일 시스템의 노드로서의 컴퓨팅 자원을 사용하고 있으며, 서비스(S)의 활성화 이후에는 노드의 상태 정보가 서비스(S)의 컴퓨팅 자원 사용을 반영하게 되어 높은 수치로 매타데이터 서버(M)에 수집된다. 따라서, 사용자가 서비스 매니저(SM)에 설정한 CPU, 메모리, 하드디스크 및 네트워크 중 적어도 하나가 제한 사용률 기준을 넘는 노드에 대해서는 해당 서비스를 비활성화 시킨다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 iSCSI 스토리지 시스템 및 이를 이용한 네트워크 분산 파일 시스템을 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 구성에 대한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 뒤에서 설명할 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (1)

  1. 메타데이터 서버 및 데이터 서버를 포함하고, 서비스 매니저와 연동하여 구동되는 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템으로서,
    상기 메타데이터 서버는 복수의 데이터 서버로부터 CPU 사용율, 메모리 사용율, 하드디스크 사용률 및 네트워크 사용율 중 적어도 하나의 정보를 보고 받고, API를 이용하여 서비스 매니저(Service manager)에게 분산 파일 시스템의 노드의 상태 정보를 보고하는 기능을 포함하고,
    상기 서비스 매니저는 메타데이터 서버에서 제공되는 API를 통해 데이터 서버의 CPU 사용율, 메모리 사용율, HDD 사용률 및 네트워크 사용률 정보 중 적어도 하나의 정보를 요청하고, 메타데이터 서버로부터 현재 데이터 서버의 상기 사용률 정보를 제공받아, 해당 노드(Service demon)의 상태 정보를 분석하여 각 노드에 설치된 서비스를 활성화시키는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템.
KR1020120127961A 2012-11-13 2012-11-13 네트워크 분산 파일 시스템에서 유휴 리소스를 이용한 다중 서비스 제공 시스템 및 방법 KR20140060962A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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