그리드 컴퓨팅은 다양한 이기종 분산 컴퓨팅 환경에서 다양한 소프트웨어들에 대한 설치, 운영, 업그레이드, 유지보수 등이 요구된다. 이러한 환경에서 응용 소프트웨어(특히, 레가시 소프트웨어) 지원은 매우 어려운 작업이다. 웹 포탈 기술은 이러한 문제에 대한 효과적 대안이다. 그러나 웹 포털의 경우 다양한 사용자 인터페이스 제공이 난해하여 긴밀한 사용자와 컴퓨터간 상호작용이 요구되는 응용과학 분야 연구에 적용이 어렵다. MGrid 포탈은 BT/NT분야에서 광범위하게 사용되는 연구기법인 분자 시뮬레이션을 지원하도록 설계된 그리드 포탈 시스템으로 분자 시뮬레이션 작업들에 대한 상세한 모니터링 및 통제 기능을 지원하도록 설계되어 있다.
그리드 컴퓨팅은 이질적인 환경에서 자원 공유를 가능하게 함으로써 작업을 효율적으로 수행할 수 있는 환경을 제공한다. 현재 그리드 컴퓨팅의 환경은 유선 그리드 환경에 모바일 장치들을 통합하는 무선 그리드와, 사용자의 이동성을 고려한 모바일 그리드 환경으로 진화하고 있다. 모바일 장치는 성능 면에서 비약적으로 증가하고 있고, 최근 몇 년 사이에 사용자도 많이 늘어났다. 따라서 본 논문에서는 모바일 그리드 환경에서 모바일 장치를 자원으로 이용하기 위하여 모바일 장치의 특성을 고려한 결함 포용적 자원 선택 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 1) 모바일 장치의 배터리 잔류량 정보, 이동성 정보, 장치의 성능 정보를 고려하여, 2) 모바일 장치들의 순위를 계산하고 k개의 그룹으로 분류한 뒤, 3) 작업을 할당할 때 결함 포용을 고려하여 최상위 그룹과 차상위 그룹에 동시에 작업을 분배한다. 모바일 장치의 순위를 매기고 그룹화하는 과정은 모바일 장치의 동적인 특성을 고려하여 작업이 요청될 때마다 수행하도록 한다.
본 논문에서는 웹기반의 그리드 컴퓨팅 환경에서 시스템을 모델링하고 스케줄링 기법을 시뮬레이션 할 수 있는 그리드 스케줄링 플랫폼을 설계하고 구현하였다. 구현한 웹기반 그리드 스케줄링 플랫폼은 자바 환경의 그리드 스케줄링 툴킷인 GridSim을 시뮬레이션 도구로 활용하였으며, 자원 모델링, 작업 모델링, 알고리즘 컴파일, 시뮬레이션을 웹 환경에서 빠르게 수행할 수 있다. 구축한 스케줄링 플랫폼은 향후 그리드 연구에 기반구조로 활용될 수 있으며 스케줄링 기법의 성능 분석을 위한 도구로 사용될 수 있다.
그리드는 지역적으로 분산된 이기종 컴퓨팅 자원을 하나의 가상 컴퓨팅 환경으로 통합하는 분산컴퓨팅 기술이다. 그러나, 그리드는 지리적으로 분산된 지역에 흩어져 있는 다양한 형태의 하드웨어 및 소프트웨어 자원을 포함하고 있기 때문에 자원의 이기종 특성은 그리드에 대한 자원 모니터링 및 자원 정보 수집을 어렵게 만든다. 한편, 그리드 환경에서 효율적인 자원할당과 QoS 를 보장하기 위해서는 먼저 각 자원의 사용 가능한 정도를 정확히 파악하여야 한다. 본 논문은 정확한 자원을 측정하기 위한 리소스 모니터링 시스템을 제안한다. 다양한 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 실시간 자원 정보를 통합하고 이를 제공할 수 있는 분산 자원정보 및 모니터링 시스템을 설계 및 구현하였다.
여러 분야를 고려해야 하는 항공기나 자동차와 같은 대형기기의 설계에서 순차적 설계는 효과에 비하여 시간과 비용이 비효율적이며, 이러한 비효율성을 해결하기 위해 다분야 최적설계(MDO) 기법이 필요 하게 되었다. 비행체 설계는 시간이 지날수록 그 중요성이 커지고 있고, 설계 시 설계 전 분야를 통합하며 분석 할 수 있는 통합 환경이 요구되고 있다. MDO 기법을 이용한 비행체 설계는 이기종 분산 컴퓨팅 능력을 제공해야하고 각 분야의 데이터 공유를 통한 효율적 관리 및, 설계 최적화 도출을 제공하며 이기종의 환경을 고려해야 하므로, 분산 컴퓨팅 기술을 요구한다. 그리드 환경은 그리드 미들웨어를 중심으로 많은 분산 컴퓨팅 자원을 효율적으로 활용하고 다양한 분야의 문제들을 풀기 위한 고성능 환경을 제공하는 기술이다. 본 논문에서는 각 설계자원을 통합하기 위해 Globus toolkit ver.4(GT4)를 그리드 미들웨어로 사용하였고, 이들을 쉽고 효율적으로 이용하기 위한 PSE포탈을 제시한다.
지리적으로 분산된 유휴 자원들을 통합하여, 하나의 메타 컴퓨팅 환경을 제공하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적인 것으로 그리드를 들 수 있는데, 통신망에 연결된 슈퍼컴퓨터. 클러스터 워크스테이션, 대용량 저장장치 및 측정장치 등과 같은 자원을 공유하는 더 강력한 가상의 컴퓨팅 환경이다. 그리드의 세부분야 중 어카운팅 분야는 다른 분야와는 달리 아직 그 연구가 미미한 상태이고 그리드의 특성상 기존의 플랫폼에서 취해왔던 방식이 그대로 적용되기 어려운 점이 있다. 본 논문에서는 그리드 환경에 적합하도록 분산 어카운팅을 제공하고 각 사이트의 자율성을 보장할 수 있는 어카운팅 플랫폼을 설계하였다.
본 논문에서는 Cactus와 Globus를 사용하는 그리드 컴퓨팅 환경에서 작업 마이그레이션(Job Migration)에 대해 연구 하였다. 그리드 컴퓨팅은 고속의 네트워크로 연결된 다중의 사이트에 분산되어 있는 연산 자원들을 활용하는 것으로서, 연산 자원들의 효율적인 이용이 중요하다. 연산자원의 효율적인 이용의 한 방법으로서 작업 마이그레이션은 이동 에이전트, 부하 균등화, 결함 허용 등을 위해 사용될 수 있다. 본 논문에는 한 사이트에서 실행중인 연산 작업이 중단된 경우, 유휴한 다른 사이트의 연산자원으로 이동한 후 체크포인팅 파일을 이용하여 중단된 지점부터 복구하여 연산을 계속 수행하도록 하는 연구를 수행하였다. K*Grid 환경에서 연산시간을 효과적으로 단축함을 실험으로 확인하였다. 보다 동적인 그리드 컴퓨팅에서 결함허용, 연산자원의 효율적인 이용 방법으로 사용될 수 있다.
생물정보학은 컴퓨터를 이용하여 방대한 양의 생물학적 데이터를 처리하고 그 결과를 분석하는 학문으로서 IT의 고속성장과 맞물려 점차 그 활용도를 넓혀가고 있다. 특히 의학, 생명과학 연구에 사용되는 데이터는 그 종류도 다양하고 크기가 매우 큰 것이 일반적인데, 이의 처리를 위해서는 고속 네트워크가 바탕이 된 그리드-컴퓨팅(Grid-Computing) 기술 접목이 필연적이다. 고속 네트워크 기술의 발전은 슈퍼컴퓨터를 대체해 컴퓨터 풀 내에 분산된 시스템들을 하나로 묶을 수 있는 그리드-컴퓨팅 분야를 선도하고 있다. 최근 생물정보학 분야에서도 이처럼 발전된 고성능 분산 컴퓨팅 기술을 이용하여 데이터의 신속한 처리와 관리의 효율성을 증대시키고 있는 추세이다. 그리드-컴퓨팅 기술은 크게 데이터 가공을 위한 응용 프로그램 개발과 데이터 관리를 위한 데이터베이스 구축으로 구분 지을 수 있다. 전자에 해당하는 생물정보 연구용 프로그램들은 mpiBLAST, ClustalW-MPI와 같은 MSA서열정렬 프로그램들을 꼽을 수 있으며, BioSimGrid, Taverna와 같은 프로젝트는 그리드-데이터베이스 (Grid-Database)기술을 바탕으로 개발되었다. 본 고에서는 미지의 생명현상을 탐구하고 연구하기 위하여 현재까지 개발된 그리드-컴퓨팅 환경과 의생명과학 연구를 위한 응용 프로그램들, 그리고 그리드-데이터베이스 기술 등을 소개한다.
최근 들어, 그리드 컴퓨팅 환경은 웹 서비스와 통합된 서비스 기반 그리드 컴퓨팅 환경으로 변화하고 있다. 이러한 구조에서의 그리드 어플리케이션은 워크플로우에 띠라 그리드 서비스가 수행되는 서비스 기반 그리드 어플리케이션이 되게 된다. 이것은 그리드 스케줄링 기법에서 그리드 서비스의 특징을 고려해야 한다는 것을 의미한다. 따라서 본 논문에서는 그리드 서비스의 가용성, 접근성, 신뢰성, 처리율, 감속속도에 바탕을 둔 그리드 서비스 성능 모델을 제안하고 서비스 기반 그리드 어플리케이션의 성능향상을 위해서 서비스 스케줄링 기법을 개발한다.
데스크톱 그리드 컴퓨팅은 이질성과 휘발성을 갖는 데스크톱 자원을 활용하여 대용량의 컴퓨팅 작업을 수행한다. 그러나 이러한 컴퓨팅 환경에서는 서로 다른 성능을 갖는 데스크톱 자원의 연산 참여와 이탈이 자유롭기 때문에 연산 수행의 안정성과 신뢰성을 보장하지 못한다. 따라서 본 논문에서는 데스크톱 그리드 컴퓨팅에 연산 수행의 안정성과 신뢰성을 제공하기 위한 방안으로 k-means 클러스터링 알고리즘을 이용한 자원 그룹핑 기법을 설계한다. 아울러, 실제 데스크톱 그리드 시스템의 연산 수행 로그 데이터에 기반하여 자원 그룹핑을 수행하고, 데스크톱 자원 그룹에 대한 결함포용으로의 적용 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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