로봇 서비스 분야가 점점 확대됨에 따라, 신뢰할 수 있는 로봇개발을 위한 방안연구가 시급하다. 고장감내에 대한 연구는 신뢰도를 높이기 위한 연구분야 중에서 가장 주목받는 분야중 하나이다. 오랜 기간 로봇에 고장감내 특성을 적용하기 위한 다양한 연구들이 진행되었지만, 대부분의 연구들이 제한된 환경을 대상으로 하는 단일 기법에 초첨을 맞추고 있다. 하지만, 이러한 기법들을 기반으로 신뢰도 높은 로봇을 개발할 수 있기 위해서는, 환경에 따라 적합한 고장감내기법들에 대한 복합적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 로봇이 대상으로 하는 환경과 분야에 적합한 고장감내기법들을 보다 효과적이고 정확하게 선정할 수 있는 시스템적 접근방법을 제안한다.
대공방어용 임무지향 컴퓨터는 장시간의 대공방어 임무를 성공적으로 완수하기 위하여 고장감내 기능이 필수적으로 요구되며, 고장감내 기법으로는 지상 장비인 임무지향 컴퓨터에 적합한 저비용의 기법이 요구된다. 현재 기본형의 임무지향 컴퓨터에는 저비용의 ASR 고장 감내 기법이 적용되어 있으나, ASR 기법은 TMR 기법을 적용한 컴퓨터에 비해 낮은 임무 신뢰도를 제공한다. 그러므로 본 논문에서는 TMR 기법을 적용한 컴퓨터 보다 적은 수량의 프로세서 보드를 사용하여 우수한 신뢰도를 제공하는 확장형 ASR(EASR) 고장 감내 기법을 제안하였으며, 제안된 EASR 기법 을 적용한 임무지향 컴퓨터의 고장 감내 성능을 입증하였다. EASR 기법의 임무지향 컴퓨터는 고장 감내 성능과 저비용성 측면에서 대공방어 시스템의 컴퓨터에 적합하였다.
대공방어용 임무지향 교전통제 컴퓨터는 장시간 동안 임무의 중단없이 방어 임무를 수행하여야 하며, 복잡한 내장형 임무 소프트웨어를 탑재하는 컴퓨터에는 대공방어 임무의 특성상 확실성과 안정성 및 신뢰성을 보장하여야 한다. 구현된 임무지향 교전통제 컴퓨터에서 임무수행의 확실성과 안정성은 4 장의 프로세서로 구성되는 분산 컴퓨터 아키텍처에 의해 보장되며, 신뢰도는 분산 구조의 컴퓨터에 저비용의 능동 예비 이중화(ASR) 고장감내 기법을 적용하여 보장되도록 하였다. 소프트웨어적인 능동 예비 이중화 고장감내 기법은 높은 신뢰도와 신속한 고장복구 성능을 가지는 교전통제 컴퓨터를 저비용으로 구현하므로 대공방어용 컴퓨터에 매우 적합한 기법이다. 본 논문은 능동 예비 이중화 고장감내 기법의 메커니즘과 성능분석에 대해 기술하고, 교전통제 컴퓨터에 ASR 기법과 하드웨어적인 DMR 및 TMR 고장감내 기법을 적용한 경우의 MTBF, 신뢰도, 가용성 및 저비용성을 비교분석하였다. ASR 기법은 72 시간의 임무 시간에 대하여 TMR과 유사한 임무 신뢰도를 제공하며, 저비용의 구현이 가능하므로 교전통제 임무지향 컴퓨터의 고장감내 기법으로 최적인 것으로 분석되었다.
본 논문에서는 메시지 전달을 기반으로 하는 병렬 분산 시스템에 고장 감내 기능을 추가하기 위한 고장 감내 기법과, 고장 복구에 따른 프로세서들간의 일관성 유지방법을 제안하였다. 메시지 전달을 기반으로 하는 병렬 컴퓨터 시스템상에서 응용 프로그램들은 수많은 노드들에 분산 배치되어 수행이 되는데, 그중 어느 한 노드 또는 작업 중인 프로세서가 고장을 일으킨다면 이로 인하여 전체 응용 프로그램이 중단 될 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고장 감내 기능 추가가 필요하며, 그 방법으로서 동일한 작업을 수행하는 프로세서를 서로 다른 노드상에 이중화하여 하나의 프로세서에 고장이 발생하더라도 계속 작업중인 예비 프로세서를 이용함으로써 전체 응용 프로그램이 아무런 영향을 받지 않도록 하였다. 그리고 이를 MPI상에 서브 모듈로써 설계하고 구현하였다.
본 논문은 가상화 기술을 이용하여 PSTR에 기반한 고장감내 설계에 관련한 연구이다. 고장감내 PSTR 모델을 가상화 기술에 기반하여 구현하게 되면 프라이머리와 쉐도우 간의 통신성능이 향상되고 각 프라이머리와 쉐도우 내의 동작에 대한 모니터링이 용이하게 된다. 기존의 PSTR 모델은 프라이머리 하드웨어와 쉐도우 하드웨어 구성을 전제로 하여 프라이머리에서 본 임무를 수행하고 쉐도우에서는 프라이머리에서 고장이 발생했을 경우 취해야 할 동작을 준비하게 된다. 쉐도우에서 이러한 동작을 준비하므로 임무에 차질이 없도록 프라이머리는 다시 주 임무를 수행할 수 있게 된다. 본 논문에서는 임베디드 환경에서 고장감내 PSTR 모델을 가상화 기술을 이용하여 구현한다.
소프트웨어 스트리밍은 사용자가 자신의 컴퓨터에 설치되어 있지 않고 서버에 있는 응용 프로그램을 스트리밍 받아 바로 사용할 수 있게 하는 가상화 기술이다. 이 기술을 이용하면 사용자는 응용 프로그램이 마치 로컬 컴퓨터에 설치된 것처럼 바로 사용할 수 있으며, 별도의 다운로드나 설치 과정을 요구하지 않는다. 소프트웨어 스트리밍은 네트워크를 기반으로 하기 때문에 제공되는 서비스는 네트워크 성능 및 상태에 영향을 받는다. 특히, 네트워크 고장이 발생하면 스트리밍이 더 이상 불가능하기 때문에 스트리밍 중인 응용 프로그램이 고장나거나 심한 경우 시스템 전체가 고장나게 된다. 파레토의 원리(Pareto Principle)에 의하면, 대부분의 사용자들은 자주 사용하는 몇 가지 기능을 주로 사용한다. 이러한 원리에 따라 네트워크 고장 감지와 지능적인 스트리밍 기술을 제공한다면, 네트워크 고장이 발생하더라도 사용자들은 이미 스트리밍된 응용 프로그램의 기능을 중단 없이 사용할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 네트워크 고장이 발생하더라도 로컬 컴퓨터에 스트리밍된 기능을 사용자들이 지속적으로 사용 할 수 있게 하는 네트워크 고장감내 소프트웨어 스트리밍(에버그린)의 개념 및 기술을 제안한다. 또한, 에버그린 기술의 구현에 대한 자세한 내용에 대해 논의한다.
다중 컴퓨터 네트워크의 고장 감내에 대한 대표적인 결정적 척도로 연결도와 에지 연결도가 있다. 연결도나 에지 연결도는 어떤 정점 분리 집합이나 에지 분리 집합을 제거했을 때 남은 그래프의 형태를 고려하지 않는다는 문제가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 superconnectivity, toughness, scattering number, vertex-integrity, binding number, restricted connectivity와 같은 일반화된 연결성 척도들이 함께 사용된다. 이 논문에서는 재귀원형군과 하이퍼큐브의 고장 감내에 대한 이러한 결정적 척도를 분석하고, 고장 감내 측면에서 비교한다.
컴퓨터시스템을 중단 없이 정상적으로 동작 시키는 것은 중요한 문제중의 하나이다. 이와 같이 컴퓨터 시스템이 중단없이 동작하도록 하기 위하여 여러 가지 고장 감내 기법들이 개발 및 상용화되어 사용되고 있다. 대부분의 고장 감내 기법은 많은 경비가 소요된다. 본 논문은 리눅스 운영체제에서 동적 모듈(DLM : Dynamic Linking Module)을 이용하여 USB 디바이스를 연결할 경우USB 디바이스 사용에 대해 발생할 수 있는 커널 PANIC 현상을 줄이는 커널 하드닝 기법을 제안한다. 제안된 기법이 제대로 동작되는지를 실험하였다. 실험 결과 DLM기능을 이용한 USB 드라이버의 동작이 정상 동작됨을 확인할 수 있었다.
Fault tolerance is a crucial design for a mission-critical computer such as engagement control computer that has to maintain its operation for long mission time. In recent years, software fault-tolerant design is becoming important in terms of cost-effectiveness and high-efficiency. In this paper, we propose MPCMCC which is a model-based software component to implement fault tolerance in mission-critical computers. MPCMCC is a fault tolerance design that synchronizes shared data between two computers by using the one-way message-passing scheme which is easy to use and more stable than the shared memory scheme. In addition, MPCMCC can be easily reused for future work by employing the model based development methodology. We verified the functions of the software component and analyzed its performance in the simulation environment by using two mission-critical computers. The results show that MPCMCC is a suitable software component for fault tolerance in mission-critical computers.
컴퓨터 시스템을 중단 없이 정상적으로 동작 시키는 것은 중요한 문제 중의 하나이다. 이와 같이 컴퓨터 시스템이 중단 없이 동작하도록 하기 위하여 여러 가지 고장 감내 기법들이 개발 및 상용화되어 사용되고 있다. 대부분의 고장 감내 기법은 많은 경비가 소요된다. 본 논문은 리눅스 운영체제에서 동적 모듈(DLM)을 이용하여 USB 디바이스를 연결할 경우 USB 디바이스 사용에 대해 발생할 수 있는 커널 PANIC 현상을 줄이는 커널 하드닝 기법에 대해서 연구 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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