KR20150095018A - 투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법 - Google Patents

투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법 Download PDF

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KR20150095018A
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Abstract

본 발명은 투명 인터넷 캐시 기능 제공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 투명 인터넷 캐시 제공 방법은 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버에서 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 요청의 수신에 따라 클라우드 노드로부터 데이터 분석에 의한 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계, 상기 클라우드 노드로 투명 인터넷 캐시의 설치가 결정되면, 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계, 상기 분기 방식에 따라 분기된 트래픽에 대한 콘텐츠 식별 방식을 결정하는 단계, 상기 투명 인터넷 캐시의 프락시 서버로의 동작 여부를 결정하는 단계, 캐시 인 정책과 캐시 교체 정책을 적용하여 상기 투명 인터넷 캐시를 생성하는 단계, 및 상기 투명 인터넷 캐시를 상기 클라우드 노드에 프로비저닝하는 단계를 포함한다.

Description

투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법{TRANSPARENT INTERNET CACHE AND METHOD FOR PROVIDING TRANSPARENT INTERNET CACHE}
본 발명은 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 분산된 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능 제공 방법에 관한 것이다.
인터넷의 급속한 보급으로 인하여 인터넷 사용자가 급증하고 있으며, 이동 통신 기술과 더불어 스마트폰의 확산되고 있다. 이로 인해, 현재의 통신 시장은 디지털 데이터 서비스를 중심으로 하는 거대한 콘텐츠 유통 시장으로 변모하고 있다.
따라서, 사용자 제작 콘텐츠(User Created Contents, 이하 'UCC'라 칭하기로 함)와 같이 다수의 사용자들에 의해 폭발적인 증가세를 보이며 네트워크에 유입되는 인터넷 콘텐츠 데이터와 이를 이용하고자 하는 인터넷 이용자의 다양한 요구를 효율적으로 처리하기 위한 여러 가지 방안들이 대두되고 있다.
이를 위한, 대표적인 방법으로 콘텐츠 딜리버리 네트워크(Contents Delivery Network, 이하 'CDN'이라 칭하기로 함) 기술을 이용하는 방법이 있다. CDN 기술은 특정 서버 또는 서버 클러스터에 집중되는 콘텐츠 요구에 따른 서버의 부하 분산 및 서비스를 위한 네트워크 부하 경감 및 사용자 품질 제고를 위하여 CDN 서버를 지역이나 통신 사업자 영역에 분산하여 전진 배치한다. 이를 통해, CDN 기술은 사용자의 콘텐츠 요청을 가까운 CDN 서버에서 처리하도록 한다.
최근에는 통신 사업자가 CDN 기술을 이용하여 콘텐츠를 통신 네트워크 상에서 효율적으로 분산 배치하여 사용자의 체감 품질(QoE: Quality Of Experience)을 만족시키기 위한 온-넷(On-net) CDN 또는 텔코(Telco) CDN 모델로 발전되고 있다.
이러한, CDN 기술은 콘텐츠를 입수 또는 제작을 통해 CDN 사업자에 의해 네트워크 상에 배포되는 관리형 콘텐츠의 이용에 적용될 수 있다. 즉, 각각의 콘텐츠기 식별 가능하고, 콘텐츠의 배포 위치가 정확히 파악될 수 있는 콘텐츠에 한하여 사업자 포털 등을 통해 CDN 기술의 효력이 발생될 수 있다.
하지만, UCC와 같이 불특정 다수에 의해서 콘텐츠가 생산 및 배포되는 환경에서 다수의 콘텐츠들을 CDN 사업자에 위해 네트워크에서 배포하고 식별하기는 어려우며, 시시각각으로 변화하는 사용자의 콘텐츠 이용 패턴을 일일이 대응하기 불가능하였다.
한편, 통신 네트워크를 기반으로 클라우드 자원의 효율적인 분배 및 제공을 위해서 통신 사업자를 중심으로 클라우드 서비스를 제공하고 있다. 이러한 클라우드 서비스를 제공하는 통신 사업자 또는 오퍼레이터 기반의 클라우드 노드는 지역적인 특성을 고려하고, 집중적인 부하를 분산하기 위해 지역적으로 클라우드 서비스 이용자에 근접한 위치에 분산 배치된다.
이러한 분산 클라우드 환경에서 콘텐츠 서비스를 제공할 때, 외부 네트워크와의 트래픽 부하를 최대한 줄여 네트워크 비용을 최소화하고 서비스 이용자의 서비스 품질을 높여야 한다. 하지만, 분산 클라우드 환경에서 UCC 등과 같은 비관리형 콘텐츠의 유입은 네트워크 트래픽 부하를 발생시키며, 콘텐츠가 중복되거나 서비스 요청이 특정 서버로 집중되도록 함으로써, 서비스 이용자의 서비스 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 분산된 클라우드 환경에서 비관리형 콘텐츠 유입에 따른 중복적이고 낭비적인 네트워크 이용을 개선하는 투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능을 프로비저닝하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 분산 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 기능을 가상화하고, 서비스 제공자가 원하는 형태로 원하는 지역에 분산하여 제공하는 투명 인터넷 캐시 및 투명 인터넷 캐시 기능을 프로비저닝하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법은 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버에서 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 요청의 수신에 따라 클라우드 노드로부터 데이터 분석에 의한 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계, 상기 클라우드 노드로 투명 인터넷 캐시의 설치가 결정되면, 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계, 상기 분기 방식에 따라 분기된 트래픽에 대한 콘텐츠 식별 방식을 결정하는 단계, 상기 투명 인터넷 캐시의 프락시 서버로의 동작 여부를 결정하는 단계, 캐시 인 정책과 캐시 교체 정책을 적용하여 상기 투명 인터넷 캐시를 생성하는 단계, 및 상기 투명 인터넷 캐시를 상기 클라우드 노드로 프로비저닝하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계는 상기 클라우드 노드에 투명 트래픽 모니터링 기능을 프로비저닝하는 단계, 및 상기 투명 트래픽 모니터링 기능에 의한 데이터의 분기와 데이터 분석을 통해 상기 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽 이용 패턴은 출발지 주소, 목적지 주소, 프로토콜, 통합 자원 식별자, 트래픽 타입, 빈도 중 적어도 일부에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는 상기 투명 인터넷 캐시의 수량과 용량을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는 상기 투명 인터넷 캐시를 선택할 지역을 선택하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는 상기 투명 인터넷 캐시의 요청 기반 모드와 응답 기반 모드 중 하나의 모드를 선택하는 단계를 포함하고, 상기 요청 기반 모드는 클라이언트의 요청 메시지에 근거하여 동작하는 것이고, 상기 응답 기반 모드는 서버의 응답 메시지에 근거하여 동작하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는 상기 트래픽의 분기를 위한 리다이렉팅 룰을 결정하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 캐시 인 정책은 미리 설정된 기간 동안 동일한 콘텐츠의 요구량에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 캐시 교체 정책은 캐시된 콘텐츠의 최대 캐싱 기간을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 투명 인터넷 캐시는 클라이언트와 서버 사이의 트래픽을 분기하는 리디렉터, 상기 트래픽에 포함된 콘텐츠 유입 정보의 분석을 통해 콘텐츠 식별 정보를 구성하는 콘텐츠 분석기, 캐시 요청된 콘텐츠가 전달되면 콘텐츠를 상기 캐시에 저장하는 캐시 인 핸들러, 상기 캐시에 저장된 콘텐츠가 요청되면, 상기 캐시에 저장된 콘텐츠를 추출하는 캐시 아웃 핸들러, 상기 서버와의 세션 연결 관리를 수행하여, 상기 클라이언트로 제공될 콘텐츠를 수신하는 서버 인터페이스, 및 상기 서버로부터 전송되는 콘텐츠와 상기 캐시에 저장된 콘텐츠를 상기 클라이언트로 제공되도록 클라이언트 세션을 관리하는 엔드 유저 인터페이스를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 리디렉터는 플로우 단위로 라우팅을 하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 콘텐츠 분석기는 요청 기반 모드와 요청 응답 모드 중 하나의 모드로 동작을 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 요청 기반 모드는 상기 클라이언트의 요청 메시지에 근거하여 동작하는 것이고, 상기 응답 기반 모드는 상기 서버의 응답 메시지에 근거하여 동작하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 캐시 인 핸들러는 상기 저장되는 콘텐츠에 대해 메타 데이터를 작성하고, 상기 메타 데이터를 상기 콘텐츠가 저장된 캐시의 유지 보수에 이용하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 서버 인터페이스는 캐시된 콘텐츠를 상기 클라이언트로 전송할 때, 상기 서버와의 세션을 중단하고, 상기 클라이언트와의 연결을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 방법은 분산된 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시를 클라우드 노드에 프로비저닝 함으로써, 비관리형 콘텐츠의 유입에도 중복적이고 낭비적인 네트워크 이용을 개선할 수 있다. 또한, 분산 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 기능을 가상화하고, 서비스 제공자가 원하는 형태로 원하는 지역에 분산하여 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 인터넷 캐시 기능의 동작을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 도시한 순서도, 및
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분산 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 분산 클라우드 환경에서 신속하고 고품질의 비관리형 콘텐츠를 제공하기 위한 투명 인터넷 캐시 기능을 프로비저닝 하는 방법을 제공한다. 본 발명은 외부에서 유입되는 비관리형 콘텐츠를 제공하기 위해 외부에서 유입되는 콘텐츠를 지능적으로 캐시한다. 이를 통해, 추후 동일한 콘텐츠 요구가 서비스 이용자로부터 제공되는 경우 외부 서버와의 연결을 그대로 유지하면서 내부 캐시로부터 콘텐츠를 제공하는 투명 인터넷 캐시 기능을 다양한 형태로 제공할 수 있다.
여기서, 투명 인터넷 캐시 기능은 콘텐츠 제공자와 콘텐츠 이용자의 관계를 그대로 유지하면서, 콘텐츠 제공자와 콘텐츠 이용자 사이의 네트워크에서 필요한 데이터를 동적으로 캐시하고 이를 이용자에게 제공함과 동시에 둘 간의 연결을 그대로 유지하도록 하는 기능이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 인터넷 캐시 기능의 동작을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 클라이언트(10)와 서버(20) 사이에 투명 인터넷 캐시(100)의 기능이 제공된다. 여기서, 클라이언트(10)는 콘텐츠 이용자가 될 수 있고, 서버(20)는 콘텐츠 제공자가 될 수 있다.
투명 인터넷 캐시(100)는 리디렉터(110), 콘텐츠 분석기(120), 캐시 인 핸들러(130), 캐시 아웃 핸들러(140), 서버 인터페이스(150), 엔드 유저 인터페이스(160)를 포함한다. 또한, 투명 인터넷 캐시(100)는 캐시(101)를 이용하여 데이터를 입력 또는 출력할 수 있다.
리디렉터(110)는 클라이언트(10)와 서버(20) 사이의 데이터를 추출하기 위하여 특정한 네트워크 트래픽을 분기한다. 리디렉터(110)는 네트워크 트래픽 분기를 위해 피비알(PBR: Policy Based Routing)을 이용하거나, 소프트웨어 정의 네트워크(Software Define Network)의 오픈플로우(openflow)와 같은 플로우 단위의 라우팅 기법을 이용할 수 있다.
콘텐츠 분석기(120)는 콘텐츠 유입 정보를 분석하고, 콘텐츠를 식별하기 위한 콘텐츠 식별 정보를 구성한다. 콘텐츠 분석기(120)는 요청 기반 모드 또는 응답 기반 모드 이상 두 개의 모드로 동작이 가능하다.
요청 기반 모드는 클라이언트(10)의 요청에 근거한 요청 메시지 분석에 의거한 캐싱 동작을 수행하는 모드이다. 요청 기반 모드는 클라이언트(10)의 요청과 서버(20)로부터의 응답 메시지와 세션을 매핑하여 관리하여야 한다. 클라이언트(10)가 요청하는 콘텐츠의 정보를 분석하여 콘텐츠 요청 테이블을 구성한다. 콘텐츠 요청 테이블에 동일한 콘텐츠 요청이 일정한 기간 내에 일정한 횟수 이상 요청되면, 이는 투명 인터넷 캐시 대상 콘텐츠가 된다. 클라이언트(10) 요청에 따라서 응답되는 세션과의 매핑 정보를 유지하여야 하며, 해당 응답 세션 메시지를 캐시 요구할 수 있다.
한편, 응답 기반 모드는 응답 메시지 기반으로 동작하는 모드이다. 클라이언트(10)의 요청은 처리하지 않으며, 서버(20)로부터의 응답 메시지를 분석하여 특정 기간 내에 특정 횟수 이상으로 동일한 응답이 오는 경우에 자동으로 캐싱 대상이 된다. 여기서, 캐싱 대상은 콘텐츠 응답 테이블에 기록된다.
캐시 인 핸들러(130)는 캐시 요청된 콘텐츠가 전달이 되면 콘텐츠 저장이 시작되며, 콘텐츠는 저장 시작과 함께 저장 주소와 캐시된 콘텐츠 테이블을 기록한다. 캐시(101)에 저장이 완료되면, 캐시 데이터에 대한 메타 데이터가 작성되고, 메타 데이터는 캐시(101)의 유지 보수에 이용될 수 있다.
캐시 아웃 핸들러(140)는 콘텐츠가 캐시(101)에 저장되어 있는지 확인하고, 만약 캐시 콘텐츠일 경우 이를 검색하고 추출한다. 캐시 아웃 핸들러(140)는 추출된 콘텐츠를 전송하고, 전송이 이루어지기 전에 콘텐츠 정보를 확인한다. 이를 위해, 캐시 아웃 핸들러(140)는 일정 크기의 콘텐츠를 서버(20)로부터 제공받아서 캐시(101)에 저장된 데이터와 비교해보는 적합성 절차가 선택적으로 수행될 수 있다.
서버 인터페이스(150)는 서버(20)와의 세션 연결 관리를 수행한다. 투명 인터넷 캐시(100)에서는 서버(20)로의 연결, 인증, 기타통계, 및 과금과 같은 부가적인 정보에 필요한 클라이언트(10) 연결을 그대로 유지하여야 한다.
따라서, 클라이언트(10)로부터 서비스를 위하여 연결을 요청하는 경우, 서버 인터페이스(150)는 TCP 세션을 맺도록 그대로 패킷을 전달한다. 캐시된 콘텐츠를 요청하는 경우에도, 서버 인터페이스(150)는 투명 인터넷 캐시(100)에서 일단은 서비스 요청 패킷을 서버(20)에 그대로 중계하여 인증, 통계, 및 세션 연결 유지 기능을 수행한다. 이후, 캐시된 콘텐츠를 클라이언트(10)로 전송하는 경우에 서버 인터페이스(150)는 서버(20)와의 세션을 중단하고, 클라이언트(10)와의 연결을 유지하여 투명 캐싱의 효과를 얻을 수 있다.
부분적으로 캐싱된 콘텐츠를 지속적으로 이용자에게 제공하기 위해 이어받기가 필요하면, 서버 인터페이스(150)는 서버(20)와의 세션 연결을 동적으로 생성하도록 중계할 수 있다. 서버 형태의 투명 인터넷 캐시(100)가 서버(20)의 프록시 역할을 할 경우, 원격 서버로 세션과 이용자 세션을 분리할 수 있다. 이 경우, 서버(20)와의 세션 연결에 있어서, 이용자(또는 클라이언트(10))의 IP를 사용하거나 투명 인터넷 캐시 서버의 IP를 사용하여 세션을 연결하지 선택적으로 가능하다. 여기서, 투명 인터넷 캐시 서버는 투명 인터넷 캐시(100)가 구현된 서버(또는, 클라우드 노드)를 의미한다.
엔드 유저 인터페이스(160)는 클라이언트(10)로 캐시된 데이터 또는 서버(20)로부터 전송되는 데이터와 관계없이 데이터가 일관되게 전송되어야 한다. 엔드 유저 인터페이스(160)는 클라이언트(10)에게 콘텐츠 제공을 위한 TCP 세션 연결을 투명하게 제공하여야 한다. 엔드 유저 인터페이스(160)는 클라이언트(10)에 의해 동영상과 같은 콘텐츠를 중간에 점프하여 재생하거나, 중단한 뒤 다시 재생할 때에도 필요한 세션 연결이나 데이터 전송을 투명하게 제공한다. 또한, 엔드 유저 인터페이스(160)는 선택적으로 투명 인터넷 캐시 서버를 서버(20) 대신에 이용하고자 할 경우, 클라이언트(10)에게 HTTP 리디렉션 기능 등을 이용하여 투명 인터넷 캐시 서버의 주소를 노출할 수도 있다.
여기서, 투명 인터넷 캐시(100)의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.
리디렉터(110)는 클라이언트(10)로부터 서버(20)로 전송되는 상향 데이터를 분기하여 콘텐츠 분석기(120)로 출력한다. 또한, 리디렉터(110)는 서버(20)로부터 클라이언트(10)로 전송되는 하향 데이터를 분기하여 콘텐츠 분석기(120)로 출력한다.
콘텐츠 분석기(120)는 콘텐츠 유입 정보를 분석하고, 콘텐츠를 식별하기 이한 콘텐츠 식별 정보를 구성한다. 이를 통해, 콘텐츠 분석기(120)는 캐시 데이터(즉, 콘텐츠)를 판별하고, 캐시 데이터에 대한 정보를 캐시 인 핸들러(130)로 출력한다. 콘텐츠 분석기(120)는 캐시된 캐시 데이터를 캐시 아웃 핸들러(140)로 요청한다. 또한, 콘텐츠 분석기(120)는 서버 인터페이스(150)를 통해 서버 세션을 제어할 수 있다.
캐시 인 핸들러(130)는 캐시 데이터를 캐시(101)에 저장하고, 캐시 데이터에 대한 메타 데이터를 생성할 수 있다.
캐시 아웃 핸들러(140)는 콘텐츠 분석기(120)의 캐시 데이터 요청에 따라 원하는 캐시 데이터가 캐시되어 있는지 확인한다. 캐시 아웃 핸들러(140)는 원하는 캐시 데이터가 캐시(101)에 캐시된 경우 엔드 유저 인테페이스(160)로 캐시된 데이터를 출력한다.
서버 인터페이스(150)는 클라이언트(10)와 서버(20)의 세션 연결 관리를 수행한다.
엔드 유저 인터페이스(160)는 서버(20)로부터 전송되는 데이터 또는 캐시(101)로부터의 캐시 데이터가 클라이언트(10)로 공급되도록 이용자 세션을 관리한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하기에 앞서, 분산 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 기능은 사용자(즉, 서비스 제공자)의 요구에 따라서 프로비저닝 될 수 있다.
서비스 제공자의 요구에 따른 선택 기능은 하기와 같다.
첫 번째로, 투명 인터넷 캐시 수량 및 용량의 선택 기능을 갖는다. 투명 인터넷 캐시의 수량 및 용량에 따라서 분산된 노드의 자원 할당 범위와 로드 밸런서의 사용 유무가 결정될 수 있다.
두 번째로, 투명 인터넷 캐시 지역의 선택 기능을 갖는다. 특정한 지역에 따라서 투명 인터넷 캐시 기능의 적용 여부가 결정될 수 있다.
세 번째로, 모드(요청(request), 응답(response)))의 선택 기능을 갖는다. 투명 인터넷 캐시의 모드에 따라서 클라이언트의 콘텐츠 요청 기반으로 캐싱하거나 서버의 콘텐츠 응답 기반으로 캐싱할지의 여부를 결정한다.
여기서, 요청 기반 모드의 경우, 클라이언트(즉, 이용자)가 요구하는 요청 메시지를 기반으로 카운트된다. 따라서, 상향 데이터에 대한 분기가 반드시 요구되며, 콘텐츠 이용자와 콘텐츠 서버의 중간에서 세션을 종단시키고, 종단간 세션을 연동 제어하기에 용이한 구조를 갖는다. 따라서, 데이터 분기에 있어서도 이용자 아이피(IP) 기반으로 분기하거나 콘텐츠 요청 메시지의 목적지 주소를 기반으로 분기하는 등의 이용자 관점에서의 데이터 분기 시에 이용된다.
반면에, 응답 기반 모드의 경우, 특정 서버로부터 응답하는 한쪽 방향으로만 분기를 하여 해당 메시지를 분석한다. 이를 통해, 응답 기반은 특정 패턴에 해당하는 빈도가 높은 콘텐츠의 경우에 이를 캐싱하는 단방향 캐시 구조를 갖는다. 구조가 간단한 반면에 서버로부터의 응답 메시지 기반들이므로 특정 이용자별 분기와 같은 콘텐츠 요청 정보를 이용하기 어려운 단점을 갖지만 단순한 분기 구조를 이용하기 때문에 용이하게 구현이 가능한 장점을 갖는다.
네 번째로, 리다이렉팅 룰(Src IP, Dest IP, protocol 등)의 선택 기능을 갖는다. 즉, 투명 인터넷 캐싱을 위한 데이터 분기 규칙을 결정할 수 있다. 이용자의 아이피, 목적지 주소, 또는 특정 프로토콜 메시지와 같은 분기의 기준이 되는 규칙을 설정하면, 데이터 분기점에서 상향 또는 하향 분기의 기준이 된다. 요청 기반의 경우, 상향 규칙과 하향 규칙이 모두 적용될 수 있으며, 응답 기반의 경우, 하향 규칙만이 적용될 수 있다.
다섯 번째로, 콘텐츠 식별(Content Identification(Request URI(Uniform Resource Identifier) Hashing))의 선택 기능을 갖는다. 분기된 메시지의 데이터 분석을 통해서 해당 콘텐츠를 식별하기 위한 규칙을 설정한다. 예를 들어, request URI 데이터의 해시 함수나 해시 테이블의 구성에 관련된 규칙 등이 결정될 수 있다. 콘텐츠 식별자는 콘텐츠의 빈도를 계산하기 위한 인덱스인 동시에 추후 캐시되는 콘텐츠의 키 값이 된다.
여섯 번째로, 프록시(Proxy)/역 프록시(Reverse Proxy)의 선택 기능을 갖는다. 여기서, 프록시/역 프록시는 투명 인터넷 캐시 서버와 오리진(origin) 콘텐츠 서버와의 계약 관계에 따라 결정된다. 예를 들어, 투명 인터넷 캐시 서버를 오리진 콘텐츠 서버의 프록시 서버로 지정하면, 투명 인터넷 캐시 서버의 모든 동작은 오리진 콘텐츠 서버와 동일하게 작동이 된다. 투명 인터넷 캐시는 일예로, 하이퍼 텍스트 전송 규약 리디렉트(HTTP(Hypertext Transfer Protocol) redirect)와 같은 메시지를 이용하여 투명 인터넷 캐시 서버와 연동되어 서비스를 제공받게 되며, 투명 인터넷 캐시 서버는 오리진 콘텐츠 서버와 연동하여 콘텐츠를 가져오는 역 프록시 서버로의 기능도 수행할 수 있다.
일곱 번째로, 캐시-인 정책(cache-in policy: 모니터링 주기(duration), 출현 빈도(count))의 선택 기능을 갖는다. 여기서, 콘텐츠를 캐시할 것인지의 여부를 판단하는 기준으로서, 일정 기간 동안 얼마만큼의 동일한 콘텐츠가 요구되었는지를 모니터링하여야 한다. 이를 위해서 모니터링 주기(duration)와 출현 빈도(count)의 값을 설정할 수 있다. 요청 기반과 응답 기반 각각에 대해서 서로 다른 기준을 적용할 수 있다.
여덟 번째로, 캐시 교체 정책(Aging, LRU, LFU 등)의 선택 기능을 갖는다. 캐시된 콘텐츠에 대해서 최대 캐싱 기간을 설정할 수 있으며, 캐시 콘텐츠를 관리적 목적, 성능, 용량 등의 기준에 따라 교체 정책을 필요로 한다. 이때, 적용되는 교체 정책은 최저 사용 빈도(LRU: Least Recently Used) 또는 최소 사용 빈도(LFU: Least Frequency Used) 등이 적용될 수 있다.
본 발명은 클라우드 서비스 제공자가 투명 인터넷 캐시 기능을 가상화하여 임대 설치 운영하는 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위한, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 하기에서 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝이 요청된다(211단계).
투명 인터넷 캐시 프로비저닝이 요청되면, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 클라우드 서비스 제공자에 의해 콘텐츠 서비스 제공자가 품질 및 비용 증가를 일으키는 원인을 분석하기 위한 투명 트래픽 모니터링 기능만을 클라우드 노드에 프로비저닝한다. 여기서, 투명 트래픽 모니터링 기능은 서비스 이용자와 네트워크 간의 트래픽을 분석하기 위한 데이터 분기 기능과 데이터 분석 기능만을 클라우드 노드에 설치하여 운용할 수 있다.
이를 통해, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 클라우드 노드들 각각으로부터 트래픽 이용 패턴을 수신한다(213단계). 분산된 클라우드 노드들에 프로비저닝된 투명 트래픽 모니터링 기능은 서비스 이용자가 요구하는 서비스 요청 메시지와 서비스 응답 메시지를 분석하기 위해 트래픽을 리디렉트하는 역할을 갖는다. 여기서, 서비스 응답 메시지는 서비스 요청 메시지에 대응되는 메시지이다. 또한, 투명 트래픽 모니터링 기능은 서비스 이용자와 서비스 제공자의 연동에 영향을 주지 않으며, 이에 대한 데이터 수집만을 목적으로 한다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 분기 방식을 결정한다. 여기서, 분기 방식은 상향 트래픽과 하향 트래픽 각각에 대해서 다양한 방식으로 선택적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 모든 트래픽, 특정 목적지 주소의 패킷(즉, 트래픽), 또는 특정 HTTP 80 포트 트래픽 등과 같은 트래픽만을 분기하도록 할 수 있다. 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 콘텐츠 서비스 제공자에 의해 선택적으로 모니터링 분기 방법을 결정한다.
분기 방식이 결정되면, 정책 기반 라우팅(PBR: Policy Based Routing), 소프트웨어 정의 네트워크(SDN: Software Defined Network) 등의 방법으로 선택된 트래픽을 분기하여 분석기로 유입시킨다. 유입된 트래픽은 분석기에 의해 분석되고 수집된다. 각 분산 클라우드 노드의 분석기를 통해 수집 분석된 결과는 중앙에 있는 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버에 모아진다. 이때, 전체 트래픽 패턴과 지역 트래픽 패턴이 도출되며, 트래픽 패턴에는 출발지 주소, 목적지 주소, 프로토콜, 통합 자원 식별자(URI: Uniform Resource Identifier), 트래픽 타입, 및 빈도 중 적어도 일부에 대해 기간 별로 수집 분석된다.
수집 분석을 통해서 획득된 결과를 이용하여 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시를 클라우드 노드에 설치할 것인지를 판단한다(215단계). 여기서, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 콘텐츠 서비스 제공자의 제어에 의해 지역별로 투명 인터넷 캐시의 기능 사용 여부와 선택적인 파라미터를 설정할 수 있다.
215단계의 판단결과, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시를 클라우드 노드에 설치하기로 판단하면, 217단계로 진행한다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 트래픽 모니터링을 통해서 분석된 결과를 기준으로 세부적인 분기 방식을 결정한다(217단계). 예를 들어, 수집 결과에 따라 제 1 지역의 클라우드 노드에서는 응답 기반으로 HTTP 프로토콜 메시지만을 분기하도록 하고, 제 2 지역의 클라우드 노드에서는 요청 기반으로 특정 가입자 주소 또는 목적지 주소에 따라서 분기하도록 할 수도 있다. 또한, 제 3 지역의 클라우드 노드에서는 요청 기반으로 특정 가입자의 주소 또는 목적지 주소에 따라서 분기하도록 할 수 있고, 제 4 지역의 클라우드 노드에서는 투명 인터넷 캐시를 사용하지 않을 수도 있다. 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 분기 방식을 서비스 레벨 어그리먼트(SLA: Service Level Agreement)나 콘텐츠 서비스 사업자로부터의 입력 신호에 의해 결정할 수 있다.
분기 방식이 결정되면, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 콘텐츠 식별 방식을 결정한다(219단계). 콘텐츠 식별 방식은 콘텐츠의 통합 자원 식별자(URI) 주소만을 대상으로 할 수도 있으며, URI 전체에 대한 해시 값을 기준으로 식별할 수 도 있다. 이와 같이, 콘텐츠 식별 방식에 따라서 콘텐츠 식별자가 결정되고, 콘텐츠 식별자를 키 값으로 하여 콘텐츠 요청이나 응답의 빈도가 계산될 수 있다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시 프락시를 결정한다(221단계). 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시 서버를 오리진 콘텐츠 서버의 프락시 서버로 지정하여 HTTP 리디렉트와 같은 메시지를 통해 투명 인터넷 캐시 서버와 연동이 되어 서비스를 제공받게 할지의 여부를 결정한다. 또한, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 이용자의 요청에 대해서 요청된 콘텐츠의 전체 데이터의 캐싱을 위해서 오리진 콘텐츠 서버와 연동하여 콘텐츠를 가져오는 역 프락시 서버로 동작할 지의 여부도 결정한다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 캐시 인 정책을 결정한다(223단계). 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 캐시에 저장을 위한 조건인 캐시 인 정책 입력받아 캐시 인 정책을 결정한다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 캐시 교체 정책을 결정한다(225단계). 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 캐시 내용의 교체 시에 적용될 캐시 교체 정책을 입력받아 캐시 교체 정책을 결정한다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시를 프로비저닝 한다(227단계).
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시 프로비저닝을 종료할 것인지를 판단한다(229단계). 즉, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 227단계에서 프로비저닝된 지역과 다른 지역에 위치한 클라우드 노드에 투명 인터넷 캐시를 프로비저닝 할 것인지를 판단한다.
229단계의 판단결과, 다른 지역의 클라우드 노드에 투명 인터넷 캐시를 적용하지 않고, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝을 종료하기로 결정하면 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 종료한다.
하지만, 229단계의 판단결과, 다른 지역의 클라우드 노드에 투명 인터넷 캐시를 적용하기 위해, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝을 종료하지 않기로 결정하면, 215단계로 진행한다. 이를 통해, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 다른 지역의 클라우드 노드에 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 수행할 수 있다.
이를 통해, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시를 서비스 제공자의 요구에 맞도록 설정하여 지역별로 서로 다르게 프로비저닝할 수 있다.
한편, 215단계의 판단결과, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버는 투명 인터넷 캐시를 클라우드 노드에 설치하지 않기로 판단하면, 종료 단계로 진행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분산 클라우드 환경에서 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 분산 클라우드 시스템은 투명 인터넷 프로비저닝 서버(300), 제 1 클라우드 노드(310), 제 2 클라우드 노드(320), 및 제 3 클라우드 노드(330)를 포함한다.
한편, 콘텐츠 사업자는 콘텐츠 딜리버리 네트워크(Contents Delivery Network, 이하 'CDN'이라 칭하기로 함) 서비스를 제공 중에 있다. 지역 A, 지역 B, 지역 C의 PoP 구간에서 콘텐츠 제공 서버를 임대하여 구축하고, 동영상 서비스 등을 이용자에게 제공한다.
하지만, 콘텐츠 사업자는 외부 네트워크 연결에 대한 비용 부담과 서비스 품질 열화로 인해 클라우드 기반의 투명 인터넷 캐시를 위에서 설명된 방식으로 구현할 수 있다.
이를 위해, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버(300)는 투명 인터넷 캐시 모니터링 프로비저닝을 통해 데이터를 수집할 수 있다. 투명 인터넷 캐시 모니터링들(311, 321, 331)이 각 지역에 위치한 클라우드 노드들(310, 320, 330) 각각에 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버(300)를 통해 형성된다.
투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버(300)는 클라우드 노드들(310, 320, 330) 각각으로부터 투명 인터넷 캐시 프로비저닝을 통해 데이터를 수집한다. 이후, 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버(300)는 수집된 데이터의 분석을 통해서 트래픽 이용 패턴을 얻을 수 있고, 트래픽 이용 패턴에 따라 투명 인터넷 캐시들(312, 322)이 클라우드 노드들(310, 320)에 구현될 수 있다.
지역 A에 위치한 제 1 클라우드 노드(310)는 특정 사이트에 대한 HTTP 트래픽을 대상으로 분기하고, URI 해시값을 식별자로 하여 서버의 수량 및 캐시 정책을 반영하여 설치된 투명 인터넷 캐시(312)를 포함한다.
지역 B에 위치한 제 2 클라우드 노드(320)는 특정 이용자 그룹을 대상으로 하여 해당 그룹에서 주로 이용하는 콘텐츠를 분기한다. 제 2 클라우드 노드(320)는 해당 트래픽의 요청 기반으로 캐시 정책과 교체 정책을 반영하여 설치된 투명 인터넷 캐시(322)를 포함한다.
한편, 지역 C에 위치한 제 3 클라우드 노드(330)에서는 투명 인터넷 캐시가 적용되지 않았다. 여기서, 투명 인터넷 캐시가 적용되지 않은 것을 332에 도시하였다.
이를 통해, 본 발명에서 제안된 투명 인터넷 캐시 기능은 통신 네트워크에서 지능화된 4계층(L4) 내지 7계층(L7)의 기능을 요구하고 있으며, 콘텐츠 서비스 기능을 함께 포함하여야 하기 때문에 고정된 형태로 설치 운영된다.
하지만, 분산된 클라우드 노드 환경에서는 고성능의 컴퓨팅 기술과 네트워크 기술이 결합됨에 따라, 분산된 클라우드 환경에서 동적으로 투명 인터넷 캐시 기능을 가상화하여 구현할 수 있다.
이를 통해, 구현된 투명 인터넷 캐시는 동적으로 분산된 클라우드 노드에 프로비저닝 되어 높은 확장성과 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 분산된 지역에 따른 트래픽 특성을 모니터링하고, 수집 분석된 트래픽에 근거하여 서비스 이용자의 서비스 레벨 어그리먼트(SLA) 조건이나 캐싱 정책을 결정한다. 이로써, 지역적 특성에 따른 투명 인터넷 캐시 기능이 프로비저닝 되어 네트워크의 부하와 비용을 절감할 수 있고, 이용자의 서비스 체감도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 클라이언트 20: 서버
100: 투명 인터넷 캐시 101: 캐시
110: 리디렉터 120: 콘텐츠 분석기
130: 캐시 인 핸들러 140: 캐시 아웃 핸들러
150; 서버 인터페이스 160: 엔드 유저 인터페이스
300: 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버
310, 320, 330: 클라우드 노드
311, 321, 331: 투명 인터넷 캐시 모니터링들
312, 322: 투명 인터넷 캐시

Claims (14)

  1. 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법에 있어서,
    투명 인터넷 캐시 프로비저닝 서버에서 투명 인터넷 캐시 프로비저닝 요청의 수신에 따라 클라우드 노드로부터 데이터 분석에 의한 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계;
    상기 클라우드 노드로 투명 인터넷 캐시의 설치가 결정되면, 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계;
    상기 분기 방식에 따라 분기된 트래픽에 대한 콘텐츠 식별 방식을 결정하는 단계;
    상기 투명 인터넷 캐시의 프락시 서버로의 동작 여부를 결정하는 단계;
    캐시 인 정책과 캐시 교체 정책을 적용하여 상기 투명 인터넷 캐시를 생성하는 단계; 및
    상기 투명 인터넷 캐시를 상기 클라우드 노드로 프로비저닝하는 단계를 포함하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계는
    상기 클라우드 노드에 투명 트래픽 모니터링 기능을 프로비저닝하는 단계; 및
    상기 투명 트래픽 모니터링 기능에 의한 데이터의 분기와 데이터 분석을 통해 상기 트래픽 이용 패턴을 획득하는 단계를 포함하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트래픽 이용 패턴은 출발지 주소, 목적지 주소, 프로토콜, 통합 자원 식별자, 트래픽 타입, 빈도 중 적어도 일부에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는
    상기 투명 인터넷 캐시의 수량과 용량을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는
    상기 투명 인터넷 캐시를 선택할 지역을 선택하는 단계를 포함하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는
    상기 투명 인터넷 캐시의 요청 기반 모드와 응답 기반 모드 중 하나의 모드를 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 요청 기반 모드는 클라이언트의 요청 메시지에 근거하여 동작하는 것이고, 상기 응답 기반 모드는 서버의 응답 메시지에 근거하여 동작하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽에 대한 분기 방식을 결정하는 단계는
    상기 트래픽의 분기를 위한 리다이렉팅 룰을 결정하는 단계를 포함하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐시 인 정책은 미리 설정된 기간 동안 동일한 콘텐츠의 요구량에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐시 교체 정책은 캐시된 콘텐츠의 최대 캐싱 기간을 결정하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시 기능 프로비저닝 방법.
  10. 클라이언트와 서버 사이의 트래픽을 분기하는 리디렉터;
    상기 트래픽에 포함된 콘텐츠 유입 정보의 분석을 통해 콘텐츠 식별 정보를 구성하는 콘텐츠 분석기;
    캐시 요청된 콘텐츠가 전달되면 콘텐츠를 상기 캐시에 저장하는 캐시 인 핸들러;
    상기 캐시에 저장된 콘텐츠가 요청되면, 상기 캐시에 저장된 콘텐츠를 추출하는 캐시 아웃 핸들러;
    상기 서버와의 세션 연결 관리를 수행하여, 상기 클라이언트로 제공될 콘텐츠를 수신하는 서버 인터페이스; 및
    상기 서버로부터 전송되는 콘텐츠와 상기 캐시에 저장된 콘텐츠를 상기 클라이언트로 제공되도록 클라이언트 세션을 관리하는 엔드 유저 인터페이스를 포함한 투명 인터넷 캐시.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 리디렉터는 플로우 단위로 라우팅을 하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 콘텐츠 분석기는 요청 기반 모드와 요청 응답 모드 중 하나의 모드로 동작을 수행하는 것을 특징으로 하고,
    상기 요청 기반 모드는 상기 클라이언트의 요청 메시지에 근거하여 동작하는 것이고, 상기 응답 기반 모드는 상기 서버의 응답 메시지에 근거하여 동작하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐시 인 핸들러는 상기 저장되는 콘텐츠에 대해 메타 데이터를 작성하고, 상기 메타 데이터를 상기 콘텐츠가 저장된 캐시의 유지 보수에 이용하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 서버 인터페이스는 캐시된 콘텐츠를 상기 클라이언트로 전송할 때, 상기 서버와의 세션을 중단하고, 상기 클라이언트와의 연결을 유지하는 것을 특징으로 하는 투명 인터넷 캐시.
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