KR20170081405A - 서버의 유휴 상태 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20170081405A
KR20170081405A KR1020160000395A KR20160000395A KR20170081405A KR 20170081405 A KR20170081405 A KR 20170081405A KR 1020160000395 A KR1020160000395 A KR 1020160000395A KR 20160000395 A KR20160000395 A KR 20160000395A KR 20170081405 A KR20170081405 A KR 20170081405A
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Abstract

서버의 유휴 상태 관리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치는, 하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신하는 상태 정보 수신부, 상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 상태 정보 관리부, 상기 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 경우, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP를 설정하는 수면 모드 관리부, 그리고 상기 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 경우, 상기 활성 모드인 관리 대상 서버에 대한 상기 프록시 ARP를 해제하여 상기 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 하는 활성 모드 관리부를 포함한다.

Description

서버의 유휴 상태 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IDLE MANAGEMENT OF SERVER}
본 발명은 서버의 유휴 상태 관리에 관한 것으로, 특히 유휴 상태의 서버가 절전 모드에 진입할 수 있도록 유도함으로써 대기 전력 소모량을 절감하여 에너지 효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
ICT 기술, 특히 클라우드 서비스 기술의 발전과 더불어 데이터 센터의 규모가 날로 증대되고 있으며, 이에 소모되는 전력량 또한 가파르게 증가하여 운용 비용의 증대를 초래하고 있다. 또한 데이터 센터 구축시 최대 부하(peak load)를 고려하여 데이터 센터를 구축하므로, 평소 일반적인 부하 상황 시에는 다수의 서버의 이용률이 50% 이내로 낮거나, 서버가 유휴 상태를 유지하는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 즉, 특별한 경우에 대비하여 평상시보다 필요 이상으로 서버를 준비함으로 인하여 초기 투자 및 운용 비용이 증가한다.
데이터 센터의 서버는 부하 상황에 따라 이용률이 시간대 별로 달라진다. 이때, 사용되지 않는 서버들은 유휴(idle) 상태가 되어 최대 부하 상황 기준 60~70% 수준의 전력을 소모하면서 대기한다. 이로 인하여 발생하는 사용되지 않는 서버들의 전력 낭비 문제는 해결해야 할 큰 문제로 지적되고 있다.
사용되지 않는 유휴 서버의 대기 전력 소모량을 최소화하기 위해서는 유휴 서버의 전원을 끄는 것이 가장 효과적이다. 그러나, 서버의 특성상 데스크탑 또는 모바일 시스템과 달리 부팅 시간이 매우 길어서 가급적 서버의 전원 끄는 것을 지양하려는 경향이 있다. 일반적으로 물리 장치를 수리하는 경우에만 제한적으로 전원을 차단하고, 운용자 개입 없이 전원을 차단하는 것을 기피한다.
한편, 가상화 환경의 경우, 프로비저닝(Provisioning)을 통하여 부하를 최대한 집적시키고, 유휴 장비의 전원을 차단함으로써 전력 절감 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 이 경우에도 시스템의 전원을 켜고 끄는데 오랜 시간이 소요되므로 사실상 거의 사용되지 않고 있다.
결과적으로 서버 유휴시 대기 모드(Standby Mode) 및 수면 모드(Sleep Mode)를 운용하여 대기 전력을 최소화하는 것이 효과적이지만, 이 역시 실제 운용 시에는 많은 한계점이 있다. 일반적으로 서버 진영은 운영체제의 의존도 없이 BIOS/BMC 기술만으로 관리가 가능하도록 IPMI 표준 기반 도구(ipmitool 등)를 통해 원격에서 서버의 전원을 제어하는 방식을 선호한다. 그러나, 이러한 방식은 단순히 전원을 켜고 끄는 정도의 기능만을 제공할 뿐 대기 모드 및 수면 모드의 제어는 불가능하다. 또한 종래의 부하에 따른 제어 기술은 PC, 노트북, 모바일 등의 플랫폼 위주이며 서버를 위한 전력 제어 기술은 현재까지 많지 않은 상황이다.
ICT 절전 표준에 따르면 네트워크 장치에서 수면 모드를 제어 하는 방식이 일반적이나, 서버의 경우 LAN/WAN 기반 수면 및 대기 모드의 제어가 쉽지 않다. 이는 서버의 경우 수면 모드에 진입한 후 외부 요청이 발생했을 때 깨어나서 서비스를 처리할 수 있어야 하는데, 수면 모드에 있는 동안 서버가 스스로 활성 모드(Active mode)로 진입하는 것이 불가능하다.
따라서 별도의 관리 서버를 이용하여 서버의 상태를 관리하는 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.
한국 공개 특허 제10-2011-0019805호, 2011년 03월 02일 공개(명칭: 수면모드로의 변환 수행 시스템, 관리서버, 휴대단말 및 방법)
본 발명의 목적은 서버의 수면 모드 진입을 용이하게 함으로써 유휴시의 대기 전력 소모량을 효율적으로 절감하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 수면 모드의 서버에 상응하는 외부 요청 발생시, 해당 서버가 활성 모드로 복귀하여 서비스를 원활하게 처리할 수 있도록 지원함으로써 데이터 센터 내의 서버 장비의 대기 전력을 절감시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치는, 하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신하는 상태 정보 수신부, 상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 상태 정보 관리부, 상기 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 경우, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP를 설정하는 수면 모드 관리부, 그리고 상기 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 경우, 상기 활성 모드인 관리 대상 서버에 대한 상기 프록시 ARP를 해제하여 상기 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 하는 활성 모드 관리부를 포함한다.
이 때, 상기 상태 정보 관리부는, 상기 관리 대상 서버로부터 수면 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 수면 모드인 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 상기 수면 모드 관리부는, 상기 관리 대상 서버로부터 상기 수면 상태 알림 메시지를 수신하면, 상기 관리 대상 서버에 대한 핑 테스트를 수행하여 상기 관리 대상 서버가 수면 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
이 때, 상기 수면 상태 알림 메시지는, 상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수면 모드 관리부는, 상기 상태 메시지에 포함된 상기 관리 대상 서버의 네트워크 및 시스템 평균 부하량이 임계치 미만인 경우, 상기 관리 대상 서버로 수면 모드 진입 명령을 전송할 수 있다.
이 때, 상기 상태 정보 관리부는, 상기 관리 대상 서버로부터 활성 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 활성 모드인 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 상기 활성 상태 알림 메시지는, 상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수면 모드 관리부는, 설정된 상기 프록시 ARP를 이용하여 상기 수면 모드인 관리 대상 서버로 전송되는 패킷을 대신 수신하고, 상기 활성 모드 관리부는, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버의 활성 모드 진입 여부를 결정할 수 있다.
이 때, 상기 활성 모드 관리부는, 외부로부터 서비스 요청을 수신한 경우, 상기 서비스 요청에 상응하는 상기 관리 대상 서버로 WOL 매직 패킷을 전송하여 상기 관리 대상 서버가 활성 모드에 진입하도록 할 수 있다.
이 때, 상기 관리 대상 서버는, 애플리케이션 서버 또는 캐쉬 서버(memcached)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치에 의해 수행되는 서버의 유휴 상태 관리 방법은, 하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신하는 단계, 상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 단계, 상기 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 경우, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP를 설정하는 단계, 그리고 상기 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 경우, 상기 활성 모드인 관리 대상 서버에 대한 상기 프록시 ARP를 해제하여 상기 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 서버의 수면 모드 진입을 용이하게 함으로써 유휴시의 대기 전력 소모량을 효율적으로 절감하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 수면 모드의 서버에 상응하는 외부 요청 발생시, 해당 서버가 활성 모드로 복귀하여 서비스를 원활하게 처리할 수 있도록 지원함으로써 데이터 센터 내의 서버 장비의 대기 전력을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 센터 내의 서버의 운용 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명이 실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치와 관리 대상 서버 간의 상호 작용을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 관리 대상 서버의 부하 전송 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치의 유휴 상태 감지 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수면 모드 진입 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 활성 모드 진입 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치와 에너지 관리 시스템의 연동을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 센터 내의 서버의 운용 환경을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 데이터 센터 내의 서버 운용 환경은 프론트엔드(Front-end)와 백엔드(Back-end)로 구분되며, 외부로부터 발생된 요청 작업은 먼저 프론트엔드에 도착하고, 부하 관리기를 거쳐 백엔드의 애플리케이션 서버(Application Server) 중에서 어느 하나로 전달된다.
애플리케이션 서버는 프론트엔드로부터 전달받은 요청 작업을 처리한다. 이 때, 애플리케이션 서버는 네트워크 형태로 공유된 디스크(Disc)로부터 데이터를 가져오거나 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 필요에 따라 애플리케이션 서버와 공유 디스크 사이에 캐시 서버(Memcached)가 배치되어 디스크로의 접근을 가속화할 수도 있다.
프론트엔드에 위치한 종래의 부하 관리기는 단순히 애플리케이션 서버의 부하 수준을 판단하고, 판단된 부하 수준을 기반으로 새로 전달된 요청 작업을 애플리케이션 서버에 할당한다. 이때, 부하 상황에 따라 애플리케이션 서버 중에서 일부는 수행하는 요청 작업이 없는 유휴(idle) 상태를 유지할 수 있다. 종래의 부하 관리기는 유휴 상태의 서버에 대한 별도의 관리 및 제어를 수행하지 않았다. 이로 인하여 유휴 상태의 서버는 작업을 수행하지 않는 동안에도 최대 부하에 상응하는 전력의 60~70%를 계속 소모하여 전력 낭비를 초래한다.
이에 본 발명에 따른 유휴 상태 관리 장치는 유휴 상태의 서버들이 절전 모드로 진입할 수 있도록 유도함으로써 대기 전력 절감을 향상시킬 수 있다. 이때, 유휴 상태 관리 장치는 서버 형태로 구현될 수 있으며, 서버 형태의 유휴 상태 관리 서버는 프론트엔드의 부하 관리기와 함께 위치하거나 별도의 저전력 시스템으로 운용될 수 있다. 특히, 유휴 상태 관리 서버의 부하는 미미한 수준이므로, 물리적으로 부하 관리기와 동일한 시스템에 위치할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 서버의 유휴 상태 관리 장치(200)는 상태 정보 수신부(210), 상태 정보 관리부(220), 수면 모드 관리부(230) 및 활성 모드 관리부(240)를 포함한다.
먼저, 상태 정보 수신부(210)는 하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신한다. 여기서, 관리 대상 서버는 유휴 상태 관리의 대상이 되는 서버를 의미하며, 애플리케이션 서버(Application Server) 또는 캐시 서버(Memcached)일 수 있다.
그리고 상태 정보 관리부(220)는 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장한다.
또한, 상태 정보 관리부(220)는 관리 대상 서버로부터 수면 상태 알림 메시지를 수신한 경우, 해당 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 것으로 판단한다. 그리고 상태 정보 관리부(220)는 관리 대상 서버로부터 활성 상태 알림 메시지를 수신한 경우, 해당 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 것으로 판단한다.
다음으로, 수면 모드 관리부(230)는 관리 대상 서버가 수면 모드인 경우, 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP(Proxy Address Resolution Protocol)를 설정한다. 그리고 수면 모드 관리부(230)는 설정된 프록시 ARP를 이용하여 수면 모드인 관리 대상 서버로 전송되는 패킷을 대신 수신한다.
또한, 관리 대상 서버로부터 수면 상태 알림 메시지를 수신한 경우, 수면 모드 관리부(230)는 해당 관리 대상 서버에 대한 핑 테스트를 수행하여, 관리 대상 서버가 수면 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
그리고 수면 모드 관리부(230)는 상태 메시지에 포함된 관리 대상 서버의 네트워크 및 시스템 평균 부하량이 임계치 미만인 경우, 관리 대상 서버로 수면 모드 진입 명령을 전송한다.
마지막으로, 활성 모드 관리부(240)는 수면 모드인 관리 대상 서버의 활성 모드 진입 여부를 결정한다. 특히, 외부로부터 서비스 요청을 수신한 경우, 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버로 WOL(Wake on LAN) 매직 패킷(magic packet)을 전송하여 해당 관리 대상 서버가 활성 모드에 진입하도록 할 수 있다.
또한, 활성 모드 관리부(240)는 관리 대상 서버가 활성 모드인 경우 설정된 프록시 ARP를 해제하여 해당 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 한다.
도 3은 본 발명이 실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치와 관리 대상 서버 간의 상호 작용을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버는 유휴(idle)시 수면 모드(sleep mode)/대기 모드(standby mode) 진입 기능을 제공하기 위한 ACPI S-state등 관련 데몬이 작동하며, 그 상단에서 수면 에이전트(Sleep Agent)가 동작한다. 수면 에이전트는 관리 대상 서버가 시스템에 새로 추가될 때, 서버의 유휴 상태 관리 장치(200)에 해당 관리 대상 서버를 등록하기 위한 메시지를 전송하고, 수면 모드 진입 시 수면 모드 진입에 상응하는 서버의 상태 정보를 서버의 유휴 상태 관리 장치(200)에 알리는 기능을 수행한다.
또한, 서버의 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버로 전송할 수면 모드 진입 명령을 해당 관리 대상 서버의 수면 에이전트를 통해 관리 대상 서버로 전송하거나, 수면 상태의 관리 대상 서버를 깨우기 위하여 직접 관리 대상 서버의 하드웨어로 명령을 전송할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치에 의한 서버의 유휴 상태 관리 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서버의 유휴 상태 관리 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
먼저, 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)로부터 상태 메시지를 수신한다(S410).
여기서, 상태 메시지는 관리 대상 서버(100)가 주기적으로 측정한 네트워크 및 시스템 평균 부하량을 포함하며, 유휴 상태 관리 장치(200)는 하나 이상의 관리 대상 서버(100)로부터 주기적으로 상태 메시지를 수신할 수 있다.
그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)의 상태 정보를 모니터링한다(S420).
유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)로부터 수신된 상태 메시지를 이용하여 해당 관리 대상 서버(100)의 상태 정보를 모니터링한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 관리 대상 서버의 부하 전송 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버(100)는 기 설정된 시간(ex. 5분)을 대기한다(S510).
관리 대상 서버(100)의 부하량 추출 및 추출된 부하량 전송은 주기적으로 수행된다. 부하량 추출 및 전송은 5분에 한 번씩 수행될 수 있고, 이 때의 주기는 시스템의 상황에 따라 변경될 수 있다.
부하량을 추출하고 전송하는 주기가 도래하면, 관리 대상 서버(100)는 네트워크 송수신 패킷 수를 측정한다(S520).
관리 대상 서버(100)는 네트워크 송수신 패킷 수를 측정한다. 예를 들어, 리눅스 운영체제인 경우, netstat -i 명령을 이용하여 Tx 및 Rx 카운트를 측정하고, 측정된 Tx 및 Rx 카운트를 이용하여 네트워크 송수신 패킷 수를 측정할 수 있다. 운영체제가 리눅스가 아닌 경우에도 관리 대상 서버(100)는 유사한 방법을 이용하여 네트워크 송수신 패킷 수를 측정할 수 있다.
다음으로, 관리 대상 서버(100)는 평균 부하량을 측정한다(S530).
예를 들어, 리눅스 운영체제인 경우, /proc/loadavg의 처음 숫자 세 개를 참조하여 시스템 평균 부하량을 측정할 수 있다. 여기서 숫자 세 개는 각각 1분, 5분, 15분 동안 런큐(Run Queue)에 있거나, 디스크 입출력(Dics I/O)를 대기하는 프로세스의 평균 개수를 의미한다.
마지막으로, 관리 대상 서버(100)는 측정된 네트워크 및 시스템 평균 부하량 정보를 유휴 상태 관리 장치(200)로 전송한다(S540).
여기서, 네트워크 및 시스템 평균 부하량 정보는 1분, 5분, 15분의 평균 부하량(loadavg)과 수신 패킷 수 및 전송 패킷수에 상응하는 다섯 개의 숫자로 표현된다.
유휴 상태 관리 장치(200)로 네트워크 및 시스템 평균 부하량 정보를 전송한 관리 대상 서버(100)는 다시 S510 단계를 수행하여 기 설정된 주기 동안 대기하고, 주기적으로 네트워크 및 시스템 평균 부하량 정보를 유휴 상태 관리 장치(200)로 전송할 수 있다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)가 수면 모드 상태인지 판단한다(S430).
이때, 유휴 상태 관리 장치(200)는 S420 단계에서 모니터링한 관리 대상 서버(100)의 상태 정보를 이용하여 해당 관리 대상 서버(100)가 수면 모드 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치의 유휴 상태 감지 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 6과 같이, 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버로부터 사용 효율 정보를 수신할 때까지 대기한다(S610).
그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)로부터 사용 효율(utilization) 정보를 수신하면(S650), 수신된 사용 효율 정보를 DB에 저장한다(S630).
서버 부하량(이전) 부하량(최신) 유휴 여부 절전모드 사용
관리 대상 서버1 100346/1735482 101096/1745822 No On
관리 대상 서버1 0.5/1.1/0.7 0.5/1.1/0.7 No On
관리 대상 서버2 95284/1026281 95312/1027101 Yes On
관리 대상 서버2 0.1/0.15/0.14 0.1/0.13/0.18 Yes On
... ... ... ... ...
표 1은 유휴 상태 관리 장치(200)가 관리 대상 서버(100)별 유휴 상태 감지를 위하여 필요한 정보를 저장한 테이블이다.
표 1과 같이, 유휴 상태 관리 장치(200)는 부하량은 이전 측정치 및 최신 측정치를 저장하고, 부하량은 Tx 네트워크 패킷 카운트, Rx 네트워크 패킷 카운트, 과거 1분, 5분, 15분의 Loadavg 값을 포함한다.
그리고 유휴 여부는 측정된 부하량을 기준으로 해당 관리 대상 서버가 유휴 상태인지 여부를 판단한 값으로 Yes/No의 Boolean 값으로 표현될 수 있다. 또한, 절전모드 사용은 해당 관리 대상 서버가 절전모드를 사용하는지 여부를 나타내며, 후술할 S660 단계에서의 PowerSave값에 해당하는 값으로, On/Off의 Boolean 값으로 표현될 수 있다.
다음으로, 유휴 상태 관리 장치(200)는 네트워크 부하량(Traffic)을 계산한다(S640).
여기서, 네트워크 부하량(Traffic)은 누적된 패킷 수를 카운트 한 값을 의미하며, 현재 수신된 값과 이전 값의 차를 계산하여 네트워크 부하량을 계산할 수 있다. 즉. 네트워크 부하량은 새로 전송된 패킷수(TXnew)와 새로 수신된 패킷수(RXnew)의 합(TXnew+RXnew)과 이전에 전송된 패킷수(TXlast)와 이전에 수신된 패킷 수(RXlast)의 합(TXlast+RXlast)의 차이를 의미한다.
그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 측정된 시스템의 평균 부하량(Loadavg)과 기 정의된 제1 임계값(ThresholdLoadavg)을 비교한다(S650).
여기서, 시스템의 평균 부하량은 수신된 1분, 5분, 15분 부하량 중에서 5분 부하량에 상응하는 값이며, 관리 대상 서버(100)가 5분을 주기로 부하량을 측정하는 것과 연관되어있다. 관리 대상 서버(100)의 부하량 측정 주기가 변경될 경우 상황에 따라 1분 또는 15분 부하량에 상응하는 값이 시스템의 평균 부하량일 수 있다.
S650 단계에서 시스템의 평균 부하량과 제1 임계값을 비교한 결과, 시스템의 평균 부하량이 제1 임계값보다 큰 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 S610 단계를 수행한다.
시스템의 평균 부하량이 제1 임계값보다 크다는 것은 시스템 부하가 발생 중이라는 것을 의미한다. 따라서 해당 관리 대상 서버(100)는 수면 모드로의 진입이 불필요하므로, S610 단계를 수행하여 다시 대기 상태가 된다.
반면, 시스템의 평균 부하량이 임계값 이하인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 전력 절감 모드(PowerSave)의 사용여부를 판단한다(S660).
전력 절감 모드가 아닌 경우, 해당 관리 대상 서버는 수면 모드 진입이 불가능 하므로, 유휴 상태 관리 장치(200)는 S610 단계를 수행하여 대기한다.
그리고 전력 절감 모드인 경우에는, 유휴 상태 관리 장치(200)가 S640 단계에서 계산된 네트워크 부하량(Traffic)과 제2 임계값(ThresholdTraffic)을 비교한다(S670).
여기서, 네트워크 부하량이 제2 임계값보다 크다는 것은 네트워크 부하가 발생 중이라는 것을 의미하므로, 관리 대상 서버(100)의 수면 모드 진입이 불필요하며, 유휴 상태 관리 장치(200)는 S610 단계를 수행하여 대기 상태로 복귀한다.
또한, 네트워크 부하량이 제2 임계값 미만인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 해당 관리 대상 서버(100)가 유휴 상태인 것으로 판단하고, DB에 저장된 관리 대상 서버(100)의 수면 상태를 활성 모드에서 수면 모드로 수정한다(S680).
마지막으로, 유휴 상태 관리 장치(200)는 해당 관리 대상 서버(100)로 깊은 수면(Deep Sleep)명령을 전송한다(S690). 유휴 상태 관리 장치(200)는 깊은 수면 명령을 전송하고 난 후, 다시 S610 단계를 수행할 수 있다.
그리고 다시 도 4에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버(100)가 수면 모드인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 해당 관리 대상 서버(100)와 프록시 ARP를 설정한다.
프록시 ARP란 호스트에서 전송한 ARP 요청(ARP Request)에 대하여 라우팅 테이블에 등록되어 있는 경우, 라우터가 자신의 MAC 주소로 대신 응답해주는 기능을 의미하며, 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치(200)는 설정한 프록시 ARP 기능을 통하여 관리 대상 서버(100)로 향하는 패킷을 대신 전달받는다.
또한, 유휴 상태 관리 장치(200)는 외부로부터 서비스 요청을 수신하면, 수신된 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버로 WOL 매직 패킷을 전송한다(S450).
즉, 외부로부터 수신된 서비스 요청이 관리 대상 서버(100)에 의해 서비스 되어야 하는 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버(100)를 깨워(wakeup) 해당 관리 대상 서버(100)가 활성 모드에 진입하도록 제어한다.
이때, 유휴 상태 관리 장치(200)는 네트워크를 통하여 관리 대상 서버(100)를 깨우기(wakeup)위하여 관리 대상 서버(100)로 WOL(Wake on LAN) 매직 패킷(Magic Packet)을 전송한다. 그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)의 상태 변화를 DB에 저장한다. 또한, WOL 매직 패킷을 수신한 관리 대상 서버(100)는 수면 모드에서 깨어나 활성 모드가 된다.
반면, 관리 대상 서버(100)가 수면 모드가 아니라 활성 모드인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 설정되어 있는 프록시 ARP를 해제한다(S460). 이를 통하여 활성 모드인 관리 대상 서버(100)는 직접 서비스 요청을 수신할 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 10을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치의 수면 모드 및 활성 모드 진입 관리 과정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수면 모드 진입 과정을 설명하기 위한 도면이다.
관리 대상 서버(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 유휴 상태 관리 장치(200)에 의하여 수면 모드에 진입하거나, 도 8과 같이 관리 대상 서버(100)가 자발적으로 수면 모드에 진입할 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버(100)는 유휴 상태 관리 장치(200)에 의하여 수면 모드에 진입할 수 있다.
유휴 상태 관리 장치(200)는 주기적으로 관리 대상 서버(100)로부터 주기적 상태 보고(utilize)를 받을 수 있으며, 주기적 상태 보고에 포함된 부하량 정보를 모니터링한다.
그리고 관리 대상 서버(100)의 부하량이 기 설정된 값 이하인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 해당 관리 대상 서버(100)로 수면 모드(Sleep Mode) 진입 명령을 네트워크를 통하여 전송하고, 관리 대상 서버(100)의 상태 변화를 서버 상태 저장 DB에 기록한다.
서버 상태 MAC 주소 IP 주소 허용 서비스
관리 대상 서버1 Active xx-xx-xx 192.168.0.100 Web/ssh/FTP
관리 대상 서버2 Sleep-S2 yy-yy-yy 192.168.0.101 ssh
관리 대상 서버3 Sleep-S3 zz-zz-zz 192.168.0.102 FTP/NFS
... ... ... ... ...
표 2는 유휴 상태 관리 장치(200)가 관리하는 관리 대상 서버(100)의 상태 정보를 나타낸 표이다.
표 2에 도시된 관리 대상 서버(100)의 상태 정보는 관리 대상 서버가 추가 또는 삭제되거나, 관리 대상 서버의 상태 변화가 발생할 때 이를 관리 및 추적하기 위하여 해당 관리 대상 서버(100)의 MAC 주소, IP 주소가 함께 저장될 수 있다.
표 2에서 허용 서비스는 외부로부터 수신한 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버(100)가 수면 모드인 경우, 해당 관리 대상 서버(100)를 깨워야 하는 서비스를 의미한다. 예를 들어, 관리 대상 서버3의 경우, 외부로부터 FTP 또는 NFS 서비스 요청을 수신하면, 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버3을 깨워 관리 대상 서버3이 해당 서비스를 처리할 수 있도록 하며, FTP 또는 NFS 서비스 이외의 서비스는 유휴 상태 관리 장치(200)가 필터링하여 무시한다.
또한, 관리 대상 서버(100)는 깊은 수면 상태이고, 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)와 프록시 ARP를 설정하여 관리 대상 서버(100)로 향하는 서비스 요청을 대신 수신한다. 그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 수신된 서비스 요청이 수면 상태인 관리 대상 서버(100)를 깨울 필요가 없는 불필요한 요청을 필터링(Incoming traffic Filtering)하여, 관리 대상 서버(100)가 불필요하게 자주 깨어나는 것을 방지한다.
또한, 도 8에 나타낸 것처럼, 관리 대상 서버(100)는 자발적으로 수면 모드에 진입(Read to Sleep)할 수 있으며, 이 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)로 상태 변화를 보고한다. 이때, 관리 대상 서버(100)는 MAC 주소 및 IP 주소를 포함하는 상태 변화 보고 메시지를 유휴 상태 관리 장치(200)로 전송할 수 있다.
상태 변화 보고 메시지를 수신한 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)가 수면 모드인지 여부를 확인하기 위하여 핑(ping) 테스트를 수행할 수 있다. 핑 테스트 결과 관리 대상 서버(100)가 수면 모드인 것으로 확인된 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)의 상태 변화를 서버 상태 저장 DB에 기록한다.
유휴 상태 관리 장치(200)가 관리 대상 서버(100)와 프록시 ARP를 설정하고, 외부 요청을 처리하는 과정은 도 7과 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 활성 모드 진입 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버(100)는 유휴 상태 관리 장치(200)에 의하여 활성 모드에 진입하거나, 도 10에 도시된 것처럼 관리 대상 서버(100)가 자발적으로 활성 모드에 진입할 수 있다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 관리 대상 서버(100)는 유휴 상태 관리 장치(200)에 의하여 활성 모드에 진입할 수 있다.
외부로부터 수신된 서비스 요청이 수면 모드인 관리 대상 서버(100)에 의해 수행되어야 하는 서비스인 경우, 유휴 상태 관리 장치(200)는 해당 서비스 요청에 상응하는 관리 대상 서버(100)를 직접 깨워 해당 관리 대상 서버(100)가 활성 모드에 진입하도록 한다.
유휴 상태 관리 장치(200)는 수면 모드인 관리 대상 서버(100)를 깨우기 위하여 네트워크를 통하여 WOL의 매직 패킷을 관리 대상 서버(100)로 전송한다. 그리고 유휴 상태 관리 장치(200)는 관리 대상 서버(100)의 상태 변화를 서버 상태 저장 DB에 저장한다.
그리고 유휴 상태 관리 장치(200)와 관리 대상 서버(100)간 프록시 ARP는 해제되며, 관리 대상 서버(100)는 활성 모드에 진입하여 서비스를 재개하여 외부로부터 수신된 서비스 요청을 처리한다.
또한, 도 10에 나타낸 것처럼, 관리 대상 서버(100)는 스스로 깨어나 활성 모드에 진입할 수 있다. 이때, 관리 대상 서버(100)는 타이머에 의하여 시스템이 깨어날 수 있다. 관리 대상 서버(100)는 활성 모드에 진입하면, 유휴 상태 관리 장치(200)로 상태 변화 정보를 MAC 주소 및 IP 주소와 함께 유휴 상태 관리 장치(200)로 전송한다.
유휴 상태 관리 장치(200)가 상태 변화를 기록하고, 프록시 ARP를 해제하며, 관리 대상 서버(100)가 서비스를 재개하는 과정은 도 9와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치와 에너지 관리 시스템의 연동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS)은 그룹 정책, 노드 관리 등 일반적인 서버 관리 시스템에서 제공되는 기능 외에 데이터 센터 또는 서버 팜의 에너지 사용을 관리하기 위한 기능이 추가적으로 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치(200)는 에너지 관리 시스템에 연동되어 더욱 효율적으로 에너지를 관리하고, 대기 전력 소모량을 절감할 수 있다.
예를 들어, 30대의 Intel Xeon 서버와 20대의 ARM 서버를 포함하는 데이터 센터에서, 서버당 평균 부하량은 40%이고, 서버 평균 유휴 시간이 전체 서버 중에서 9-to-6 Busy 상태인 서버가 50%이고, 24-hour Busy 상태인 서버가 50%인 경우를 가정한다.
이 때, X86 Xeon 서버의 전력 소모량은 75W (Idle) ~ 210W (Full Load)이고, ARM 서버의 전력 소모량은 152W (Idle) ~ 248W (Full Load)인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 유휴 상태 관리 장치(200)를 적용하여 50대의 서버의 유휴 상태를 관리할 경우, 일일 에너지 소모량은 약 22% 절감될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 서버의 유휴 상태 관리 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 관리 대상 서버
200: 서버의 유휴 상태 관리 장치
210: 상태 정보 수신부
220: 상태 정보 관리부
230: 수면 모드 관리부
240: 활성 모드 관리부

Claims (20)

  1. 하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신하는 상태 정보 수신부,
    상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 상태 정보 관리부,
    상기 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 경우, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP를 설정하는 수면 모드 관리부, 그리고
    상기 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 경우, 상기 활성 모드인 관리 대상 서버에 대한 상기 프록시 ARP를 해제하여 상기 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 하는 활성 모드 관리부를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상태 정보 관리부는,
    상기 관리 대상 서버로부터 수면 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 수면 모드인 것으로 판단하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수면 모드 관리부는,
    상기 관리 대상 서버로부터 상기 수면 상태 알림 메시지를 수신하면, 상기 관리 대상 서버에 대한 핑 테스트를 수행하여 상기 관리 대상 서버가 수면 상태인지 여부를 확인하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수면 상태 알림 메시지는,
    상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수면 모드 관리부는,
    상기 상태 메시지에 포함된 상기 관리 대상 서버의 네트워크 및 시스템 평균 부하량이 임계치 미만인 경우, 상기 관리 대상 서버로 수면 모드 진입 명령을 전송하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상태 정보 관리부는,
    상기 관리 대상 서버로부터 활성 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 활성 모드인 것으로 판단하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 활성 상태 알림 메시지는,
    상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수면 모드 관리부는,
    설정된 상기 프록시 ARP를 이용하여 상기 수면 모드인 관리 대상 서버로 전송되는 패킷을 대신 수신하고,
    상기 활성 모드 관리부는,
    상기 수면 모드인 관리 대상 서버의 활성 모드 진입 여부를 결정하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 활성 모드 관리부는,
    외부로부터 서비스 요청을 수신한 경우, 상기 서비스 요청에 상응하는 상기 관리 대상 서버로 WOL 매직 패킷을 전송하여 상기 관리 대상 서버가 활성 모드에 진입하도록 하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관리 대상 서버는,
    애플리케이션 서버 또는 캐쉬 서버(memcached)인 것을 특징으로 하는 서버의 유휴 상태 관리 장치.
  11. 서버의 유휴 상태 관리 장치에 의한 유휴 상태 관리 방법에 있어서,
    하나 이상의 관리 대상 서버로부터 주기적으로 상태 정보가 포함된 상태 메시지를 수신하는 단계,
    상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 단계,
    상기 관리 대상 서버가 수면 모드(Sleep mode)인 경우, 상기 수면 모드인 관리 대상 서버에 대한 프록시 ARP를 설정하는 단계, 그리고
    상기 관리 대상 서버가 활성 모드(Active mode)인 경우, 상기 활성 모드인 관리 대상 서버에 대한 상기 프록시 ARP를 해제하여 상기 관리 대상 서버가 서비스를 재개하도록 하는 단계를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 단계는,
    상기 관리 대상 서버로부터 수면 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 수면 모드인 것으로 판단하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 관리 대상 서버로부터 상기 수면 상태 알림 메시지를 수신하면, 상기 관리 대상 서버에 대한 핑 테스트를 수행하여 상기 관리 대상 서버가 수면 상태인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 수면 상태 알림 메시지는,
    상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 상태 메시지에 포함된 상기 관리 대상 서버의 네트워크 및 시스템 평균 부하량이 임계치 미만인 경우, 상기 관리 대상 서버로 수면 모드 진입 명령을 전송하는 단계를 더 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 관리 대상 서버의 상태 정보를 모니터링하고, 상기 관리 대상 서버의 상태 정보를 저장하는 단계는,
    상기 관리 대상 서버로부터 활성 상태 알림 메시지를 수신한 경우 상기 관리 대상 서버가 활성 모드인 것으로 판단하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 활성 상태 알림 메시지는,
    상기 관리 대상 서버의 MAC 주소 및 IP 주소를 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    설정된 상기 프록시 ARP를 이용하여 상기 수면 모드인 관리 대상 서버로 전송되는 패킷을 대신 수신하는 단계,
    상기 수면 모드인 관리 대상 서버의 활성 모드 진입 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    외부로부터 서비스 요청을 수신한 경우, 상기 서비스 요청에 상응하는 상기 관리 대상 서버로 WOL 매직 패킷을 전송하여 상기 관리 대상 서버가 활성 모드에 진입하도록 하는 단계를 더 포함하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 관리 대상 서버는,
    애플리케이션 서버 또는 캐쉬 서버(memcached)인 것을 특징으로 하는 서버의 유휴 상태 관리 방법.
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