Hierarchical Attention Network를 이용한 복합 장애 발생 예측 시스템 개발 (Development of a complex failure prediction system using Hierarchical Attention Network)
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- 지능정보연구
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- 제26권4호
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- pp.127-148
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- 2020
데이터 센터는 컴퓨터 시스템과 관련 구성요소를 수용하기 위한 물리적 환경시설로, 빅데이터, 인공지능 스마트 공장, 웨어러블, 스마트 홈 등 차세대 핵심 산업의 필수 기반기술이다. 특히, 클라우드 컴퓨팅의 성장으로 데이터 센터 인프라의 비례적 확장은 불가피하다. 이러한 데이터 센터 설비의 상태를 모니터링하는 것은 시스템을 유지, 관리하고 장애를 예방하기 위한 방법이다. 설비를 구성하는 일부 요소에 장애가 발생하는 경우 해당 장비뿐 아니라 연결된 다른 장비에도 영향을 미칠 수 있으며, 막대한 손해를 초래할 수 있다. 특히, IT 시설은 상호의존성에 의해 불규칙하고 원인을 알기 어렵다. 데이터 센터 내 장애를 예측하는 선행연구에서는, 장치들이 혼재된 상황임을 가정하지 않고 단일 서버를 단일 상태로 보고 장애를 예측했다. 이에 본 연구에서는, 서버 내부에서 발생하는 장애(Outage A)와 서버 외부에서 발생하는 장애(Outage B)로 데이터 센터 장애를 구분하고, 서버 내에서 발생하는 복합적인 장애 분석에 중점을 두었다. 서버 외부 장애는 전력, 냉각, 사용자 실수 등인데, 이와 같은 장애는 데이터 센터 설비 구축 초기 단계에서 예방이 가능했기 때문에 다양한 솔루션이 개발되고 있는 상황이다. 반면 서버 내 발생하는 장애는 원인 규명이 어려워 아직까지 적절한 예방이 이뤄지지 못하고 있다. 특히 서버 장애가 단일적으로 발생하지 않고, 다른 서버 장애의 원인이 되기도 하고, 다른 서버부터 장애의 원인이 되는 무언가를 받기도 하는 이유다. 즉, 기존 연구들은 서버들 간 영향을 주지 않는 단일 서버인 상태로 가정하고 장애를 분석했다면, 본 연구에서는 서버들 간 영향을 준다고 가정하고 장애 발생 상태를 분석했다. 데이터 센터 내 복합 장애 상황을 정의하기 위해, 데이터 센터 내 존재하는 각 장비별로 장애가 발생한 장애 이력 데이터를 활용했다. 본 연구에서 고려되는 장애는 Network Node Down, Server Down, Windows Activation Services Down, Database Management System Service Down으로 크게 4가지이다. 각 장비별로 발생되는 장애들을 시간 순으로 정렬하고, 특정 장비에서 장애가 발생하였을 때, 발생 시점으로부터 5분 내 특정 장비에서 장애가 발생하였다면 이를 동시에 장애가 발생하였다고 정의하였다. 이렇게 동시에 장애가 발생한 장비들에 대해서 Sequence를 구성한 후, 구성한 Sequence 내에서 동시에 자주 발생하는 장비 5개를 선정하였고, 선정된 장비들이 동시에 장애가 발생된 경우를 시각화를 통해 확인하였다. 장애 분석을 위해 수집된 서버 리소스 정보는 시계열 단위이며 흐름성을 가진다는 점에서 이전 상태를 통해 다음 상태를 예측할 수 있는 딥러닝 알고리즘인 LSTM(Long Short-term Memory)을 사용했다. 또한 단일 서버와 달리 복합장애는 서버별로 장애 발생에 끼치는 수준이 다르다는 점을 감안하여 Hierarchical Attention Network 딥러닝 모델 구조를 활용했다. 본 알고리즘은 장애에 끼치는 영향이 클 수록 해당 서버에 가중치를 주어 예측 정확도를 높이는 방법이다. 연구는 장애유형을 정의하고 분석 대상을 선정하는 것으로 시작하여, 첫 번째 실험에서는 동일한 수집 데이터에 대해 단일 서버 상태와 복합 서버 상태로 가정하고 비교분석하였다. 두 번째 실험은 서버의 임계치를 각각 최적화 하여 복합 서버 상태일 때의 예측 정확도를 향상시켰다. 단일 서버와 다중 서버로 각각 가정한 첫 번째 실험에서 단일 서버로 가정한 경우 실제 장애가 발생했음에도 불구하고 5개 서버 중 3개의 서버에서는 장애가 발생하지 않은것으로 예측했다. 그러나 다중 서버로 가정했을때에는 5개 서버 모두 장애가 발생한 것으로 예측했다. 실험 결과 서버 간 영향이 있을 것이라고 추측한 가설이 입증된 것이다. 연구결과 단일 서버로 가정했을 때 보다 다중 서버로 가정했을 때 예측 성능이 우수함을 확인했다. 특히 서버별 영향이 다를것으로 가정하고 Hierarchical Attention Network 알고리즘을 적용한 것이 분석 효과를 향상시키는 역할을 했다. 또한 각 서버마다 다른 임계치를 적용함으로써 예측 정확도를 향상시킬 수 있었다. 본 연구는 원인 규명이 어려운 장애를 과거 데이터를 통해 예측 가능하게 함을 보였고, 데이터 센터의 서버 내에서 발생하는 장애를 예측할 수 있는 모델을 제시했다. 본 연구결과를 활용하여 장애 발생을 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.
보상프로그램에 관한 기존 연구들은 프로그램에 대한 소비자의 지각된 가치가 높을수록 브랜드충성도가 증가할 것이라는 가정 하에, 소비자가 가장 선호하는 보상프로그램을 설계하는 데 초점을 맞추어왔다. 또한 이들은 연구대상으로 인터넷쇼핑몰보다는 주로 오프라인 매장을 사용하였다. 이는 인터넷쇼핑 상황에서 보상프로그램에 대한 소비자의 가치인식이 브랜드충성도에 미치는 효과가 실제로 유의한지 그렇다면 어떠한 경로를 통해 영향을 미치는 지에 대한 연구가 미흡함을 의미한다. 한편, 소비자는 인터넷쇼핑몰을 이용할 때 필요한 물건을 구매하고자 하는 실용적 동기와 쇼핑 그 자체를 즐기고자 하는 쾌락적 동기를 가지게 되며, 인터넷쇼핑몰은 소비자들의 이러한 양면적 동기를 충족시킬 수 있는 가치(실용적 또는 쾌락적 가치)있는 경험들을 제공함으로써 브랜드충성도를 증가시킬 수 있다. 이는 인터넷쇼핑몰이 제공하는 보상의 유형이 실용적인지, 쾌락적 인지에 따라 다른 유형의 쇼핑 가치를 강화함으로써 브랜드충성도에 영향을 미치는 경로가 달라질 수 있음을 의미한다. 따라서 본 연구는 다음과 같은 세 가지 목적을 가지고 수행되었다. 첫째, 인터넷쇼핑 상황에서의 보상프로그램이 오프라인 쇼핑상황에서와 동일하게 브랜드충성도를 제고하는데 효과적인지 알아보고자 하였다. 둘째, 기존 연구에서 고려하지 않은 "보상프로그램 가치인식 → 브랜드신뢰, 브랜드감정 → 브랜드충성도" 경로를 추가한 연구모형을 제안하고 분석함으로써, 보상프로그램 가치인식이 브랜드충성도에 미치는 또 다른 경로가 있음을 보이고자 하였다. 마지막으로, 보상의 유형(실용적 vs. 쾌락적)에 따라 "보상프로그램 가치인식 → 브랜드신뢰, 브랜드감정 → 브랜드충성도" 관계가 조절될 수 있는지 확인하고자 하였다. 이를 위해 문헌연구를 통해 10개의 가설 및 연구모형을 도출하였으며, 20대 남녀220명을 대상으로 설문조사를 실시하여 데이터를 수집한 후, 구조방정식모델을 이용해 가설들을 검정함으로써 다음과 같은 시사점들을 제공하였다. 먼저, 본 연구는 오프라인 매장을 중심으로 연구되어온 브랜드충성도에 대한 보상프로그램의 효과가 인터넷쇼핑 상황에서도 유의함을 보여줌으로써 인터넷쇼핑몰이 보상프로그램을 운영해야 할 논리적 근거를 마련해주고 있다. 하지만 기존 연구를 통해 확인된 "보상프로그램 가치인식 → 프로그램 충성도 → 브랜드충성도"의 경로가 인터넷쇼핑 상황에서는 유의하지 않은 것으로 나타났다. 반면 "보상프로그램 가치인식 → 브랜드신뢰, 브랜드감정 → 브랜드충성도"의 경로가 유의하게 나타나 인터넷쇼핑몰이 제공하는 보상프로그램에 대한 가치인식은 오프라인 매장과는 다른 경로를 통해 브랜드충성도에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 한편, 인터넷쇼핑몰이 제공하는 보상프로그램에 대한 가치인식이 브랜드 신뢰에 미치는 영향은 쾌락적 보상보다는 실용적 보상이 더 크게 나타난 반면, (통계적으로 유의하지는 않았지만) 보상프로그램에 대한 가치인식이 브랜드감정에 미치는 영향은 실용적 보상 보다는 쾌락적 보상이 더 큰 것으로 나타났다. 이는 해당 인터넷쇼핑몰을 이용할 때 소비자가 상대적으로 더 추구하는 가치의 유형(실용적 vs. 쾌락적)을 파악하여 이를 강화할 수 있는 유형의 보상을 제공하거나 소비자가 스스로 보상의 유형을 선택할 수 있는 권한을 부여할 경우, 브랜드신뢰와 브랜드감정을 효과적으로 증가시켜 브랜드충성도를 제고할 수 있음을 말해준다.
This project was a service-cum-research effort with a quasi-experimental study design to examine the health benefits of an integrated Family Planning (FP)/Maternal & Child health (MCH) Service approach that provides crucial factors missing in the present on-going programs. The specific objectives were: 1) To test the effectiveness of trained nurse/midwives (MW) assigned as change agents in the Health Sub-Center (HSC) to bring about the changes in the eight FP/MCH indicators, namely; (i)FP/MCH contacts between field workers and their clients (ii) the use of effective FP methods, (iii) the inter-birth interval and/or open interval, (iv) prenatal care by medically qualified personnel, (v) medically supervised deliveries, (vi) the rate of induced abortion, (vii) maternal and infant morbidity, and (viii) preinatal & infant mortality. 2) To measure the integrative linkage (contacts) between MW & HSC workers and between HSC and clients. 3) To examine the organizational or administrative factors influencing integrative linkage between health workers. Study design; The above objectives called for quasi-experimental design setting up a study and control area with and without a midwife. An active intervention program (FP/MCH minimum 'package' program) was conducted for a 2 year period from June 1982-July 1984 in Seosan County and 'before and after' surveys were conducted to measure the change. Service input; This study was undertaken by the Soonchunhyang University in collaboration with WHO. After a baseline survery in 1981, trained nurses/midwives were introduced into two health sub-centers in a rural setting (Seosan county) for a 2 year period from 1982 to 1984. A major service input was the establishment of midwifery services in the existing health delivery system with emphasis on nurse/midwife's role as the link between health workers (nurse aids) and village health workers, and the referral of risk patients to the private physician (OBGY specialist). An evaluation survey was made in August 1984 to assess the effectiveness of this alternative integrated approach in the study areas in comparison with the control area which had normal government services. Method of evaluation; a. In this study, the primary objective was first to examine to what extent the FP/MCH package program brought about changes in the pre-determined eight indicators (outcome and impact measures) and the following relationship was first analyzed; b. Nevertheless, this project did not automatically accept the assumption that if two or more activities were integrated, the results would automatically be better than a non-integrated or categorical program. There is a need to assess the 'integration process' itself within the package program. The process of integration was measured in terms of interactive linkages, or the quantity & quality of contacts between workers & clients and among workers. Intergrative linkages were hypothesized to be influenced by organizational factors at the HSC clinic level including HSC goals, sltrurture, authority, leadership style, resources, and personal characteristics of HSC staff. The extent or degree of integration, as measured by the intensity of integrative linkages, was in turn presumed to influence programme performance. Thus as indicated diagrammatically below, organizational factors constituted the independent variables, integration as the intervening variable and programme performance with respect to family planning and health services as the dependent variable: Concerning organizational factors, however, due to the limited number of HSCs (2 in the study area and 3 in the control area), they were studied by participatory observation of an anthropologist who was independent of the project. In this observation, we examined whether the assumed integration process actually occurred or not. If not, what were the constraints in producing an effective integration process. Summary of Findings; A) Program effects and impact 1. Effects on FP use: During this 2 year action period, FP acceptance increased from 58% in 1981 to 78% in 1984 in both the study and control areas. This increase in both areas was mainly due to the new family planning campaign driven by the Government for the same study period. Therefore, there was no increment of FP acceptance rate due to additional input of MW to the on-going FP program. But in the study area, quality aspects of FP were somewhat improved, having a better continuation rate of IUDs & pills and more use of effective Contraceptive methods in comparison with the control area. 2. Effects of use of MCH services: Between the study and control areas, however, there was a significant difference in maternal and child health care. For example, the coverage of prenatal care was increased from 53% for 1981 birth cohort to 75% for 1984 birth cohort in the study area. In the control area, the same increased from 41% (1981) to 65% (1984). It is noteworthy that almost two thirds of the recent birth cohort received prenatal care even in the control area, indicating that there is a growing demand of MCH care as the size of family norm becomes smaller 3. There has been a substantive increase in delivery care by medical professions in the study area, with an annual increase rate of 10% due to midwives input in the study areas. The project had about two times greater effect on postnatal care (68% vs. 33%) at delivery care(45.2% vs. 26.1%). 4. The study area had better reproductive efficiency (wanted pregancies with FP practice & healthy live births survived by one year old) than the control area, especially among women under 30 (14.1% vs. 9.6%). The proportion of women who preferred the 1st trimester for their first prenatal care rose significantly in the study area as compared to the control area (24% vs 13%). B) Effects on Interactive Linkage 1. This project made a contribution in making several useful steps in the direction of service integration, namely; i) The health workers have become familiar with procedures on how to work together with each other (especially with a midwife) in carrying out their work in FP/MCH and, ii) The health workers have gotten a feeling of the usefulness of family health records (statistical integration) in identifying targets in their own work and their usefulness in caring for family health. 2. On the other hand, because of a lack of required organizational factors, complete linkage was not obtained as the project intended. i) In regards to the government health worker's activities in terms of home visiting there was not much difference between the study & control areas though the MW did more home visiting than Government health workers. ii) In assessing the service performance of MW & health workers, the midwives balanced their workload between 40% FP, 40% MCH & 20% other activities (mainly immunization). However,