인터넷 사용자들에게 신뢰성 있는 차별화된 고품질의 서비스를 제공하기 위해서, 클러스터 기반 웹 시스템에서 클라이언트의 계층별 요청형태에 따라 서비스 제공자와 클라이언트간의 서비스 계약 조건(SLA: Service Level Agreement)을 만족시킬 수 있는 차별화 서비스(Differentiated Service)에 대한 연구가 활발하다. 본 논문에서는 클라이언트의 요청을 클러스터를 구성하는 각각의 웹 서버에 분배하는 이중화 웹 스위치와 서버들을 서로 다른 기능 도메인(Function Domains)으로 구분한 이질(Heterogeneous) 웹 시스템의 성능분할(Performance Isolation) 및 승인제어(Admission Control) 기법을 연구하였으며, 다양한 실험을 통해 제안된 구조와 기법이 적용된 웹 시스템의 가용도(Availability), 응답시간 및 승인제어 성능을 분석하였다
클러스터 웹서버는 실질적인 네트웍 컴퓨팅 어플리케이션을 구현하기 위한 중요한 플렛폼으로서 생각되어 왔으며, 그 필요성이 더해가고 있다, 이러한 환경 속에서 트래픽의 증가는 놀라울 정도로 증가하여 다중 호스트 사이의 부하분배 및 효과적인 관리를 위해서 로드밸런싱 기술을 적용할 수 있다. 그러나 네트웍 전역상태(global state)의 불확실성을 반영하고, 고유의 습성을 예상하여 정확한 작업 배치 절정을 하기 위한 적당한 수학적 모델이 많지 않다. 그러한 측면에서 퍼지로직은 수학적으로 모델링하기 어려운 문제를 해결하여 전역상태의 불확실성을 효과적으로 반영할 수 있는 강력한 패러다임의 하나이다. 본 논문은 이러한 퍼지로직 접근을 통하여 클러스터 웹서버 환경에서의 동적 부하배분을 실현하는 시스템설계 와 도구를 제안한다.
웹 클러스터 시스템에서 사용자들의 접속 요구를 효율적으로 real 서버에 분산시키기 위하여 기존의 부하분산 알고리즘들과 현재 많이 사용중인 WLC(Weighted Least Connection) 알고리즘에 대하여 연구하였다. 이 부하분산 알고리즘들은 서버들의 부정확한 부하상태 파악과 파악 시점에 문제가 있어 서버들 간에 부하 불균형이 발생함으로써 효율성이 저하된다. 본 연구에서는 사용자의 접속 요청 시 broadcasting RPC(Remote Procedure Call)를 이용하여 서버들의 다양한 부하상태를 실시간으로 파악하여 부하를 분산하는 알고리즘을 제안하고, prototype을 구현하여 성능을 실험하였다. 실험 결과, real 서버 간 부하 불균형 현상이 기존 방법에 비하여 크게 향상되었고, 응답시간이 단축되는 효과로 웹 클러스터 시스템의 성능이 향상되었다.
클러스터 웹서버 시스템에서는 다수 서버의 장애로 인해 발생하는 가용도 저하 문제와 소프트웨어의 노화로 인하여 높은 성능과 가용도를 제공하기 쉽지 않다. 본 연구에서는 n대의 주 서버와 k대의 여분서버로 구성되는 클러스터 웹 서버 시스템에 성능과 작업전이 시간을 고려한 소프트웨어 재활 모델을 제시하였고 다양한 시스템 운영 파라미터에 기초하여 소프트웨어의 재활정책에 대한 평가를 위해 평형 상태에서의 확률, 가용도, 손실비용 등을 계산하였다. 수학적 분석을 통해 다양한 시스템 운영 상태에 대한 실험을 통해 검증하였으며, 소프트웨어의 재활 정책에 의한 예방적 결함허용 기법이 시스템의 안정성에 중요한 요소임을 확인하였다.
인터넷 사용자의 요청이 점차 증가함에 따라, 여러 웹 서버들이 하나의 클러스터를 이루어 사용자 요청을 더욱 효율적으로 처리하는데 않은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중에는 클러스터내의 최대 효율을 위하여 웹 서버들간의 부하를 분산시키는 기법들에 대한 다양한 기법들이 연구되고 있다. 이에, 본 논문에서는 DNS를 기반으로 하는 부하 분산 기법을 적용하되, 각 웹 서버들에 의해 수집된 부하정보를 바탕으로 추가적인 부하 분산을 하고자 한다. 이 기법은 실험에 의해 기존의 부하 분산 기법에 비해 웹 서버들간의 부하가 더욱 균등하게 분산됨을 보이고 있다.
웹 서비스에 대한 증가하는 데이터 수요를 감당하기 위해서 많은 웹 서버들이 이용되고 있다. 현재의 웹 서비스 분야에서 클러스터와 대용량 데이터 처리의 중요성이 높아지고 있다. 또한 웹 서버의 설정이 서비스 제공자의 필요에 따라 유기적으로 변경이 가능해야한다. 하지만 현재 서비스 개발자들은 UML 등의 언어를 이용해서 비즈니스 프로세스를 디자인한다. 하지만 빠르게 변화하는 비즈니스 프로세스를 웹 서버에 적용하는 보편화된 방법은 존재하지 않는다. 본 논문에서는 웹 서버 시장에서 쓰이고 있는 Apache 서버와 웹서버의 실질적인 동작을 묘사하는 FMC (Fundamental Modeling Concepts)의 Apache Modeling Language를 이용해서 Apache 웹 서버에 대한 설정 작업을 수행하는 방법에 대해 제안한다.
LAN 환경의 웹 서버 클러스터 구조가 각광을 받고 있다. 높은 가용성 및 확장성을 보장하는 웹 서비스를 제공하기 위해 많은 부하의 서비스 요구를 여러 서버에게 효과적으로 나누어 처리할 수 있는 합리적인 스케줄링 기법을 필요로 한다. ONE-IP 스케줄링 기법은 이더넷의 브로드캐스트 메시지에 의해 스케줄링이 분산되도록 하는 전략을 사용한다. 이 기법은 클러스터에 유입되는 패킷의 집중화로 인해 발생 할 수 있는 병목 현상(bottleneck)과 치명적인 오류(Single-point of Failure) 문제를 효과적으로 해결하였으나, 단순한 패킷 스케줄링을 사용하기 때문에 클러스터를 구성하는 서버들 간의 부하 불균형을 가중시키며, 결과적으로 클러스터의 효율성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RR ONE-IP 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 서버에 할당되는 부하간에 불균형이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 TCP 연결 단위의 스케줄링 전략을 사용하였으며, RR 스케줄링 기법을 도입함으로써, ONE-IP 기법의 장점을 그대로 유지하면서 보다 나은 부하의 균등한 분배로 시스템의 처리능력을 향상시키도록 하였다. 또한, 실험을 수행한 결과 제안한 기법이 기존의 기법에 비해 평균 3.84%의 시스템의 성능 향상을 보였으며, 과부하 발생율에서는 평균 23.5%의 감소를 가져왔음을 보였다.
웹을 사용하는 사람들의 기하급수적으로 증가하면서 확장이 용이하며 신뢰도가 높은 웹 서버가 절실히 요구된다. 사용자의 급증은 과중한 전송량과 시스템의 부하문제를 야기 시켰으며 이를 해결하기 위한 방안으로 클러스터 시스템이 연구되고 있다. 기존의 클러스터 시스템에서는 웹 서버 간 부하가 균등하더라도 멀티미디어나 CGI 둥으로 요청 데이터 크기가 크면 특정 웹 서버의 부하와 응답 시간이 증가되는 경향이 있다. 본 논문에서는 웹 서버들이 각각 다른 컨텐츠를 갖고 CPU, 메모리 및 디스크 사용율 등의 웹 서버의 자원 정보를 이용하여 효율적으로 부하를 분산하는 기법을 제안한다. 각각 서로 다른 컨텐츠를 가지고 있는 엘 서버들은 컨텐츠들에 대한 수정, 삭제, 추가 둥 자원 정보 변경으로 인하여 깨어질 수도 있는 자원 정보 일관성을 유지하기 위해 네트워크 파일 시스템에 연결되어 운영된다. 컨텐츠를 나누어 저장함으로써 생길 수 있는 각 컨텐츠 그룹 간의 부하의 불균형의 문제는 웹 서버에 대한 재설정으로 해결하였다. 성능 실험을 통해 기존의 RR방식과 LC방식보다 제안한 기법이 최대 $50\%$의 처리율과 응답시간 향상을 보여주었다.
웹 클러스터 시스템은 인터넷에서 요청되는 부하를 여러 실제 서버들에게 분산시켜서 어플리케이션에 따른 처리와 응답을 하는 서버 단 시스템이다. 부하는 서비스를 제공하는 서비스에 따라 다른 성향을 띄게 되므로 서비스 제공자는 부하의 특성을 파악하여 알맞은 웹 클러스터 시스템을 사용하여야 효율적이고 좋은 성능을 보이게 된다. 이 논문에서는 7 개의 다른 성향의 부하 상황과 Alteon Web Switch, ALBM Traffic Manager와 Linux Virtual Server를 사용하여 클러스터를 구성하고 각 부하 상황에서 클러스터 시스템들이 어떤 성능을 보여주는지 비교 분석한다.
본 논문에서는 UDP/IP기반 SAN의 구현을 소개하였고 TCP/IP기반 SAN 및 로컬디스크와의 성능 비교를 통해 UDP/IP기반 SAN이 클러스터 웹서버에서 사용될 수 있는 가능성을 보였다. 실험결과 UDP/IP기반 SAN은 TCP/IP기반 SAN의 경우보다 약 20%정도 성능이 우수함을 볼 수 있다. 이는 UDP의 경우 TCP의 프로토콜 오버헤드가 없고 slow start의 영향을 받지 않으며 ACK를 기다릴 필요가 없기 때문이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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