모바일 그리드 네트워크의 단점인 연결의 불안정성과 이기종의 비전용 이동장비의 사용을 고려한 환경에서, 모바일 그리드 시스템의 효율적인 성능을 제공하기 위해서 본 논문에서는 작업할당 스케줄링 알고리즘을 제시하였다. 제시한 스케줄링 알고리즘은 두 개의 중요기능이 있으며, 이는 작업처리 시간을 예측하는 것과 작업을 수행시키기 위해 필요한 최적의 이동단말기의 개수를 정하는 것이다. 이러한 성능을 제공하기 위해서 제시한 알고리즘에서는 무선 네트워크 환경에서 이기종의 비전용장비의 영향을 고려한 네트워크의 지연시간을 계산하는 수학적인 수식을 제시하였다. 또한 구현된 모바일 그리드 환경에서 분산 어플리케이션을 수행하여 제시한 스케줄링 알고리즘에 대해 성능평가를 수행하였다.
지리적으로 분산된 이 기종의 유휴 자원들을 서로 연결하여 가상의 고성능 컴퓨팅 자원으로 사용하는 그리드에서 자원에 대한 접근 제어시스템의 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 그리드 환경 구축 시 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 Globus Toolkit을 기반으로 하는 그리드 접근 제어 시스템을 설계 및 구현한다. 특히, 각 자원을 제공하는 사이트의 자율성을 보장하기 위해 각종 환경 설정 파일들을 이용하고 이를 이용한 부가 서비스 개발이 용이하도록 다양하고 자세한 정보를 만들어 내도록 설계 및 구현하였다.
본 논문에서는 복제 데이터 간 링 기반 연결 구조를 이용한 부하 분산 기법을 제안한다. 그리드 데이터베이스에서는 일반적으로 각 노드의 데이터가 처리 성능과 가용성 향상을 위해 서로 다른 위치에 복제되어 저장되고, 사용자 질의는 목적 데이터를 포함하는 노드로 전송된 후 처리된다. 그러나 이러한 환경에서는 작업부하의 불균형으로 인한 성능 저하가 나타날 수 있다. 기존 연구는 노드의 수가 많고 사용자 질의가 유동적으로 변하는 그리드 데이터베이스에는 적용하기 힘들다. 제안 기법은 각각의 동일 복제본이 포함된 노드들을 하나의 링 구조로 연결한다. 노드의 작업 부하가 한계를 넘게 되면, 이후 입력되는 질의의 목적 데이터에 따라 다음 연결 노드로 질의를 전송한다. 그리고 이 노드는 작업 부하가 적어질 때까지 새로운 질의를 입력받지 않는다. 이후, 이전 노드로 메시지를 전송하여 이 노드로 질의가 전달되지 않도록 연결 구조를 변경한다. 제안 기법은 성능평가를 통해 기존 방식에 비해 다수의 노드를 포함하면서 구조가 동적으로 변화하는 환경에서 기존 기법보다 우수한 성능을 보인다.
그리드 컴퓨팅의 도입은 지역적인 제한에 묶여있던 자원을 바탕으로 한 컴퓨팅 모델에서 을 공유 자원을 바탕으로 한 완전한 분산 환경으로의 변화를 의미한다. 어카운팅은 그리드의 보급에 가장 중요한 요소 중 하나로 들 수 있으나, 아직까지도 별로 언급되지도 않을뿐더러, 실제 적용되고 있는 사례도 드물다. 본 논문에서는, 그리드 환경에서의 어카운팅 정보를 수집하기 위한 시스템을 설계 및 구현한다. 각 로컬 시스템에서 수집된 어카운팅 정보는 그리드 사용자 정보가 포함되어 있지 않으므로 그리드 환경에서 사용되기 위해서는 각 어카운팅 정보에 그리드 사용자 정보를 포함시켜야 한다. 본 논문에서는 이러한 정보를 PGAM을 통해 얻도록 함으로써 해결하였다. 구현된 시스템은 OGSA를 기반으로 GGF의 RUS-WG에서 제안한 GSAX 프레임워크를 따른다. 어카운팅 정보의 구조는 GGF의 UR-WG에서 제안한 Usage Record Fields를 따른다. 또한, 그리드 환경에서의 시스템 관리를 위한 어카운팅 정보의 수집 및 모니터링을 위한 툴도 개발하였다.
그리드 컴퓨팅과 같은 분산 시스템은 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소들이 다양하고 복잡하며 분산 배치되어 있어 전체적인 관리가 어렵다. 그리드나 유비쿼터스처럼 환경적인 요소가 다양하며 유동적으로 변경될 가능성이 많은 시스템은 실시간으로 자원에 대한 정보를 모니터링하고 그에 따라 반응할 수 있는 메커니즘을 제공해야 한다. 모니터링 어플리케이션의 개발시 시스템 자원의 다양성은 정보를 수집하는 에이전트의 개발에 대한 비용 부담을 증가시킨다. 본 논문에서는 다양한 시스템 환경에서 추가적인 에이전트 개발의 부담을 최소화시키며 환경적인 변화에 능동적으로 대처할 수 있고 통신 프로토콜과 사용자 질의간의 의존성을 없애주는 계층형 구조를 기반으로 구현된 모니터링 시스템을 제시한다. 본 논문의 계층형 구조는 통신, 질의 언어, 모니터링 에이전트의 분리를 통해 분산 환경에서 모니터링 시스템의 구성 및 변경을 용이하게 한다.
PC 그리드 컴퓨팅 환경은 수많은 사용자들이 인터넷을 통해 사용하고 있는 데스크톱 PC의 유휴 자원을 제공함으로써, 고성능 컴퓨팅 파워를 창출하고자 하는 분산 컴퓨팅 패러다임이다. 이렇게 창출된 고성능 자원을 이용하여 대용량 응용 계산을 수행함으로서 고가의 슈퍼컴퓨터에서 수행하던 응용을 대체할 수 있는 새로운 수단으로 연구되어지고 있다. 본 논문에서는 인터넷을 통해 PC의 유휴 자원을 제공하는 기판, 단체, 팀과 같은 자원제공자 그룹들이 제공할 수 있는 자원에 대한 명세를 오픈 아카이브에 저장함으로써 응용수행자가 쉽게 수행하고자 하는 응용에 맞는 자원을 선택할 수 있는 오픈 자원 명세 아카이브(ORDA:Open Resource Description Archive)를 제안한다. 이는 응용수행자로 하여금 응용수행자가 수행하고자 하는 응용에 맞는 자원을 능동적인 선택할 수 있는 PC 그리드 컴퓨팅 환경을 제공한다.
그리드 컴퓨팅은 분산된 자원을 하나로 묶어 거대한 시스템을 구성하며 자원을 공유하여 성능을 높이고 비용을 절감 할 수 있는 시스템이다. 그리드 컴퓨팅 환경에서 사용되는 노드는 높은 성능을 가지고 있지만 단일 운영체제가 모든 하드웨어 자원을 제어하기 때문에 작업 진행시 부하가 높을 때 유휴자원을 쉽게 활용 할 수 없는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 서버에 가용된 자원을 효율적으로 사용 할 수 있도록 가상화를 적용하고 구성된 가상환경에 작업 스케줄링을 대행 할 수 있는 마스터노드를 이용하는 작업 스케줄링을 제안한다.
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.
지리적으로 분산되어 있는 이기종의 분산 컴퓨팅 자원과 대규모 데이터를 효과적으로 활용하기 위해서 최근에 GRID 컴퓨팅 환경에 대한 연구가 매우 활성화되고 있다. 이러한 GRID 환경을 구현하기 위해 필요한 부분중의 하나가 사용자와 자원간의 인증에 관련된 문제이다. 현재 Globus Toolkit은 PKI(Public Key Infrastructure)를 기본으로 하는 보안정책을 사용하고 있다. 이 정책은 인증과정에 적지않은 오버헤드가 발생되는 문제점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 사용자와 자원간의 직접적인 인증으로 인해 발생하는 성능상의 비효율성을 줄이기 위해 사용자가 자원에 접속 하기전 AIS서버(Authentification Information Server)를 이용하여 미리 인증을 거친후, 자원에 접근한 때는 기 발급된 식별자로 인증 될 수 있도록 처리해주는 메커니즘을 제안한다.
오늘날 사람들의 많은 관심을 끌고 있는 생명 공학 분야에서, 가상 검색은 컴퓨터에서 가상적으로 시뮬레이션을 수행함으로서 특정 질병에 관여하는 물질을 널다 빠르게 추출하여 신약을 설계하는 방법이다. 본 논문에서는 지역적으로 분산된 유휴 또는 전략적 자원을 이용하여 가상 검색을 효과적으로 수행할 수 있는 분산 시스템인 DVSF(Distributed Virtual Screening Facilities)를 소개한다. DVSF는 중소규모의 실험실이 가지고 있는 유휴 자원을 이용하여 최소한의 비용으로 효과적인 신약 개발을 위한 환경을 구성할 수 있도록 개발되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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