본 논문에서는 분산 실시간 시스템의 특징인 분산 처리 과정의 신뢰성을 지원하기 위한 동적 트랜잭션 처리 구조를 연구하였다. 실시간 분산 처리 환경에서 동적으로 발생하는 실시간 분산 트랜잭션 처리를 위하여 트랜잭션 내에 필수적인 3가지 언어적 특성들을 제시하였다. 첫째는 트랜잭션 내에 실시간 시스템의 가장 중요한 특징인 시간적인 제약 조건들을 정의 할 수 있는 방안을 제시하고, 둘째는 비동기적인 처리 성격을 지닌 실시간 특성을 고려한 비동기적 트랜잭션 처리 방법을 제시한다. 또한, 분산 처리 과정에서 발생되는 예외 사항들을 처리하기 위하여 긴급성을 고려한 다중레벨 우선순위 스케줄링 (Multi-Level Priotiry Scheduling)이라 부르는 트랜잭션 스케줄링 방안을 제시한다. 그리고, 제시한 실시간 분산 트랜잭션 처리 구조의 타당성 및 가능성을 입증하기 위한 실시간 트랜잭션 처리 과정을 시물레이션을 통하여 제시한 언어적 특성에 대한 고려 사항들을 보여준다.Abstract We propose a dynamic transaction processing model that supports a reliability for distributed real-time processing. For the dynamic processing in distributed real-time transaction systems, we suggest three features that are defined in programming language. First, we propose a specification model to explicitly define the time constraints, needs in real-time distributed processing. Second, we describe an asynchronous transaction processing mechanism based on the real-time characteristics. So, we suggest three communication primitives to support asynchronous transaction processing. Lastly, a scheduling policy based on urgent transaction is suggested to manage the exception occurred during the distributed processing. This scheduling policy is called multi-level priotiry scheduling (MPLS). Based on three features and scheduling policy, we describe a direction to manage a dynamic transaction processing in distributed real-time systems.
다중스레드 모델은 데이터플로우 모델의 내부적인 병렬성, 비동기적 자료 가용성과 폰 노이만 모델의 실행 지역성을 결합하여 병렬처리 시스템의 성능을 향상시켰다. 이 모델은 프로그램의 실행을 위하여 컴파일러에 의해 생성된 스레드를 수행하며, 스레드의 생성 방법에 따라 자원 활용 빈도나 동기화 빈도와 같은 스레드의 질이 결정되는 특징이 있다. 하지만 다중스레드 모델은 실행 모델이 특정 플랫폼에 제한되는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 자바는 플랫폼에 독립거인 특징을 가지고 있어 다중스레드 모델의 스레드 코드를 실행 단위인 자바 언어로 변환하여 다중스레드 모델의 특징을 여러 플랫폼에서 수정 없이 사용할 수 있게 된다. 자바는 분산된 환경에 적합한 언어이기 때문에 본 논문에서 제안한 번역기에 의해 다중스레드 모델의 스레드 코드를 자바 언어로 변환한 후 자바의 원격 매소드 호출을 이용하여 다중스레드 모델의 스레드 코드를 분산된 환경에서 처리하였다. 본 논문은 다중스레드 코드가 로컬 컴퓨터에서 여러 스레드를 생성하여 처리하던 것을 자바의 원격 메소드 호출을 이용하여 분산된 환경에서 실행 가능하도록 한다. 다중스레드 모델의 스레드 코드를 분산 환경에서 실행 가능한 자바 바이트 코드로 변환하는 번역기를 설계, 구현한다.
고전적인 Client/server환경에서의 통신은 Lan 환경하의 동기적 일대일 통신 기반 이였다. 그러나 인터넷이 확산되고 일반화되면서 많은 소프트웨어들은 Cluster 또는 Grid 같은 분산시스템 환경과 핸드폰, PDA 같은 Mobile환경에서 개발되고 있다. 이러한 환경은 WAN기반의 비동기적 일대다 다대다 통신을 기반으로 한다. 본 논문은 이러한 환경에 적합한 애플리케이션에 독립적이고 비동기 통신을 제공하며 각 통신요소(Event Supplier, Consumer)를 그룹으로 묶어 동적으로 관리해주는 기능을 제공하는 Event Channel Service를 제안한다. 이 Event Channel Service는 Event Channel을 사용하여 Event Supplier와 Consumer를 분리하며 Push. Pull 방식으로 Event를 전달할 수 있는 구조를 제공한다. 또한 다양한 Protocol을 지원하고 Quality of Service를 제공한다.
결함 허용(fault-tolerant) 분산 시스템 구축 시 리더 선출(leader election)은 중요한 문제이다. 전통적인 방법으로 타임아웃에 기초한 동기적 분산 시스템을 위한 불리(Bully) 알고리즘이 있다. 본 논문에서는 타임아웃보다는 Failure Detector를 이용한 수정된 불리 알고리즘을 제시하고, 또한 전통적인 불리 알고리즘과 비교하여 수정된 불리 알고리즘의 수행 속도가 빠름을 보여주고 있다. 그 이유는 수정된 불리 알고리즘 수행 시 각 프로세스의 정상적인 작동 여부를 FD를 이용하여 빠르게 처리함으로써 처리 속도의 효율성이 높다는 점이다. 특히 다수의 프로세스들이 시스템으로 연결되어 있고, 각 프로세스에서 작동하는 프로세스들의 고장과 회복이 빈번히 발생하는 분산 시스템에서 FD를 이용하는 불리 알고리즘의 수행 속도는 전통적인 불리 알고리즘에 비해 훨씬 빠름을 보여 준다.
이론적으로 분산 비동기 통신 환경에서 공통믿음 또는 공통지식의 형성은 불가능하다고 받아들여져 왔으나, 서로 신뢰하는 에이전트 그룹에서는 비동기 통신을 사용하더라도 데드라인이 있는 명제들은 공통믿음이 될 수 있고 이를 바탕으로 한 추론이 가능함을 보여준다. 일반적으로 멀티에이전트 환경에서 공통믿음의 형성은 통신의 문제로 접근하며 통신 시간의 제약이 없는 시스템 상에서는 공통믿음이 형성되지 않는다는 공통믿음 역설 문제를 느슨한 정밀도를 적용하고 필요한 요구조건을 완화시켜 공통믿음을 형성 할 수 있음을 카카오톡 채팅방 모델을 통해 확인한다. 또한 카카오톡 채팅방 모델의 각 에이전트에 추론 기능을 구현하여 생성된 공통믿음을 알고 있는지에 관한 질의를 통해 공통믿음임을 확인하는 추론 기능을 실험하였다. 분산 멀티에이전트 환경에서 공통믿음의 표현과 추론을 메타논리 프로그래밍으로 형식화하였으며, 카카오톡 채팅방 모델을 통해 비동기 통신을 사용하는 분산 에이전트 그룹이 공통믿음을 형성할 수 있음을 실험적으로 보였다.
현재 클라이언트/서버 네트워크 환경은 시스템이 점점 대형화되면서 유지보수 및 네트워크 트래픽에 대한 문제로 인하여 분산 객체 개념을 이용한 분산 환경의 페러다임이 필요하게 되었다. 이에 OMG의 CORBA는 분산 환경을 위한 표준을 제공하며, 분산 객체간의 비동기 호출을 위한 이벤트 서비스를 명시하고 있다. 분산 객체간의 데이터 전송은 전체 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 요인으로 평가받고 있으나 이벤트 서비스는 이벤트 데이터를 위한 필터링 기능을 제공하고 있지 않아 비효율적인 데이터 전송을 하고 있다. 본 논문에서는 이벤트 채널의 필터링을 위한 모듈을 정의하여 기존의 서비스에서 제공하는 이벤트 채널보다 효율적인 데이터 전송이 가능한 이벤트 필터링 채널을 설계한다.
비동기 반복 알고리즘은 부하 불균형 및 컴퓨터 노드 간의 전송 지연에 의한 병렬 알고리즘의 성능 저하를 완화하는 하나의 방법인데, 이는 노드들 간의 비대칭적 데이터 전송을 필요로 한다 본 논문에서는 분산 메모리 시스템 상에서 MPMD 방식으로 노드당 별도의 서버 프로세스를 추가로 생성하여 비대칭적 전송을 구현하고, 노드당 하나의 프로세스를 생성하는 SPMD 방식과 비교하며 그 장단점에 대해 논의한다.
기존 워크플로우 시스템은 비즈니스 프로세스 내의 정보와 제어의 흐름 수행에 있어서 중앙 집중적인 워크플로우 엔진이 전체 실행의 모든 부분을 담당하고 있다. 이러한 워크플로우 시스템이 갖는 성능, 확장성 등 구조적 제약의 단점을 극복하기 위하여 워크플로우 엔진의 분산, 이동 에이전트의 적용, 웹 기반 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 단위 업무 스케쥴링 기능과 관련된 정보를 분산된 형태로 참가자에게 일임하여 워크플로우 엔진 부하를 줄이고, 프로세스 인스턴스 단위의 이동 에이전트를 적용하여 비동기적 특성을 이용한 성능 및 확장성의 향상을 제공하는 워크플로우 시스템의 설계를 제안한다. 또한 제안한 시스템을 위하여 각 참가자별 스케쥴링 정보를 WfMC의 프로세스 정의 표준 언어인 WPDL로부터 추출하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 CDMA 시스댐에 적용하기 위해 기저 대역에서 설계된 비동기식 동기 추적 회로의 성능을 이론적으로 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증한다. AWGN 채널 환경에서 지터 분산을 펼스 성형 필터, 타이밍 오프셋, 신호 대 잡음 비, 루우프 필터 계수의 함수로 이론적으로 유도하고 2차 동기 추적 회로를 중심으로 루우프 필터의 설계에 판해 고찰한다. 끝으로, 설계된 동기 추적 회로를 ETRI에서 IMT-2000을 위해 설계한 동기식 CDMA 시스템의 역방향 링크에 적용하여 AWGN과 레일라이 페이딩 환경에서의 성능을 시율레이션을 통해 검증한다.
본 논문에서는 신체의 움직임을 측정하는 시스템에 있어서 여러 개의 분산형 시스템 간의 시간 동기화 방법을 제안한다. 분산형 시스템을 고려하는 이유는 피험자의 신체로부터 여러 가지 정보를 수집함에 있어서 하나의 집중된 시스템을 설계하게 되면 각 센서 시스템으로 배선이 연결되어야 하고 이는 피험자에게 크나큰 불편함을 주게 되기 때문이다. 제안된 동기화 방법은 단순한 키 스위치를 사용하고 스위치에 연결된 디지털 포트를 추가로 읽어 들이는 방식으로서 하드웨어가 매우 간단하여 잘 알려진 유비쿼터스 센서 네트워크 방식에 비해 추가적인 전력을 소모하지 않는다. 소프트웨어적으로는 데이터를 측정 후 오프라인 처리 방법을 사용하여 두 시스템간의 샘플링 시간 차이를 구하고 시간을 스케일링하여 보정하는 방식이다. 제안된 방법의 타당성을 실험을 통해 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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