e-AIRS 환경에서의 CFD 병렬코드 지원기술 연구

문종배,남덕윤 한국항공우주학회 2009 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2009 No.11

분산 웹 서버 시스템에서의 DNS 기반 동적 부하분산 기법

문종배,김명호 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.3

In most existing distributed Web systems, incoming requests are distributed to servers via Domain Name System (DNS). Although such systems are simple to implement, the address caching mechanism easily results in load unbalancing among servers. Moreover, modification of the DNS is necessary to load considering the server's state. In this paper, we propose a new dynamic load balancing method using dynamic DNS update and round-robin mechanism. The proposed method performs effective load balancing without modification of the DNS. In this method, a server can dynamically be added to or removed from the DNS list according to the server's load. By removing the overloaded server from the DNS list, the response time becomes faster. For dynamic scheduling, we propose a scheduling algorithm that considers the CPU, memory, and network usage. We can select a scheduling policy based on resources usage. The proposed system can easily be managed by a GUI-based management tool. Experiments show that modules implemented in this paper have low impact on the proposed system. Furthermore, experiments show that both the response time and the file transfer rate of the proposed system are faster than those of a pure Round-Robin DNS. 대부분의 분산 웹 시스템은 Domain Name System(DNS)을 이용하여 사용자 요청을 분산한다. DNS 기반 부하분산 시스템은 구성하기 쉬운 장점이 있지만, 주소 캐싱 매커니즘에 의해 서버들 사이의 부하 불균형이 발생한다. 또한, 서버의 상태를 파악하기 위해서 DNS의 수정이 필요하다. 본 논문에서는 DNS의 동적 갱신(dynamic update)과 라운드로빈 방법을 이용한 새로운 부하분산 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 DNS의 수정 없이 동적인 부하분산을 한다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 서버의 부하량에 따라 서버를 DNS 리스트에 동적으로 추가, 삭제한다. 부하가 많은 서버를 DNS 리스트에서 제거함으로써 사용자 응답시간이 빠르다. 동적인 부하분산을 위하여 CPU와 메모리, 네트워크 자원의 사용률에 따른 부하분산 알고리즘을 제안한다. GUI 기반의 관리도구를 이용하여 손쉽게 제안하는 시스템을 관리할 수 있다. 실험을 통하여 본 논문에서 구현한 모듈들이 제안된 시스템의 성능에 많은 영향을 주지 않는다는 것을 보여준다. 또한 기존 라운드로빈 DNS와의 비교실험을 통하여 사용자 응답시간과 파일 전송률이 더 빠르다는 것을 보여준다.

중소형 사이트를 위한 다수의 전면 서버를 갖는 고가용성 웹 서버 클러스터

문종배,김명호 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.11 No.6

인터넷이 새로운 산업의 형태로 발전하면서 웹 사이트에 클러스터링 기술을 많이 적용하고 있다. 고성능 하드웨어 스위치를 사용하면 성능이 우수하지만 중소형 사이트를 구성하는 데에는 비용 부담이 많이 된다. 최근에는 무료이면서 성능이 뛰어난 리눅스 가상 서버(Linux Virtual Server)를 이용한 클러스터를 많이 구축하고 있다. 그러나 리눅스 가상 서버는 하나의 전면서버를 가지는 중앙집중식 부하분배 구조이므로 사용자 요청의 급격한 증가로 병목현상을 일으킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 다수의 전면서버를 두어 리눅스 가상 서버의 병목현상을 없애는 방법을 제안한다. 모든 클러스터 노드들은 전면서버와 후면서버의 역할을 모두 할 수 있도록 구성한다. 서버의 부하가 많지 않으면 자기 노드에서 직접 처리하여 사용자에게 응답할 수 있도록 하고, 부하가 많은 경우 부하가 가장 작은 노드를 선택하여 사용자 요청을 전달한다. 그리고 클러스터 서버들의 부하를 고려한 스케줄링 알고리즘을 제안하여 서버들 사이의 부하를 고르게 한다. 실험결과 기존 웹 서버 클러스터들은 서버의 수가 증가하면서 성능향상 폭이 감소하지만, 본 논문에서 제안한 웹 서버 클러스터는 선형적으로 증가하는 것을 보였다. 리눅스 가상 서버 환경에서 다수의 전면서버를 구성함으로써 병목현상을 없애고, 비용 부담이 없고 고성능의 중소형 사이트를 구축할 수 있다. These days, various clustering technologies have been adopted to construct web sites. High performance hardware switches have good performance, but have disadvantage of high cost for constructing small and middle-sized web sites. Now a days, many sites have been constructed with the LVS (Linux Virtual Server), which is free of charge and has good performance. Having a centralized load balancing with one front-end, the LVS causes a bottleneck when it receives all at once. In the paper, we suggest a way to remove the LVS bottleneck by providing multiple front-ends. In this architecture, all of cluster nodes act as both a front-end and a back-end. When the load of a node receiving requests is not large enough, the node responds to the client directly. When the load of a node is large enough, the node send the request to a node which is selected by a scheduling algorithm. The scheduling algorithm is discussed to balance loads between servers. While single front-end cluster raises the throughput curvedly, the multiple front-end cluster raises the throughput linearly.

그리드 웹 포털 환경에서 사용자 CFD 코드 사용을 위한 기술 개발

문종배,김병상,서영균,조금원 한국항공우주학회 2009 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2009 No.4

중소형 사이트를 위한 다수의 전면 서버를 갖는 고가용성 웹 서버 클러스터

문종배,김명호,Moon Jong-bae,Kim Myung-ho 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 A Vol.11 No.5

인터넷이 새로운 산업의 형태로 발전하면서 웹사이트에 클러스터링 기술을 많이 적용하고 있다. 고성능 하드웨어 스위치를 사용하면 성능이 우수하지만 중소형 사이트를 구성하는 데에는 비용 부담이 많이 된다. 최근에는 무료이면서 성능이 뛰어난 리눅스 가상 서버(Linux Virtual Server)를 이용한 클러스터를 많이 구축하고 있다. 그러나 리눅스 가상 서버는 하나의 전면서버를 가지는 중앙집중식 부하분배 구조이므로 사용자 요청의 급격한 증가로 병목현상을 일으킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 다수의 전면서버를 두어 리눅스 가상 서버의 병목현상을 없애는 방법을 제안한다. 모든 클러스터 노드들은 전면서버와 후면서버의 역할을 모두 할 수 있도록 구성한다. 서버의 부하가 많지 않으면 자기 노드에서 직접 처리하여 사용자에게 응답할 수 있도록 하고, 부하가 많은 경우 부하가 가장 작은 노드를 선택하여 사용자 요청을 전달한다 그리고 클러스터 서버들의 부하를 고려한 스케줄링 알고리즘을 제안하여 서버들 사이의 부하를 고르게 한다. 실험결과 기존 웹 서버 클러스터들은 서버의 수가 증가하면서 성능향상 폭이 감소하지만, 본 논문에서 제안한 웹 서버 클러스터는 선형적으로 증가하는 것을 보였다. 리눅스 가상 서버 환경에서 다수의 전면서버를 구성함으로써 병목현상을 없애고, 비용 부담이 없고 고성능의 중소형 사이트를 구축할 수 있다. These days, various clustering technologies have been adopted to construct web sites. High performance hardware switches have good performance, but have disadvantage of high cost for constructing small and middle-sized web sites. Now a days, many sites have been constructed with the LVS (Linux Virtual Server), which is free of charge and has good performance. Having a centralized load balancing with one front-end, the LVS causes a bottleneck when it receives all at once. In the paper, we suggest a way to remove the LVS bottleneck by providing multiple front-ends. In this architecture, all of cluster nodes act as both a front-end and a back-end. When the load of a node receiving requests is not large enough, the node responds to the client directly. When the load of a node is large enough, the node send the request to a node which is selected by a scheduling algorithm. The scheduling algorithm is discussed to balance loads between servers. While single front-end cluster raises the throughput curvedly, the multiple front-end cluster raises the throughput linearly.

CFD 사이버 교육을 위한 그리드 환경 구축 및 기반기술 개발

문종배,김병상,조금원 한국항공우주학회 2009 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2009 No.4

분산 웹 서버 시스템에서의 DNS 기반 동적 부하분산 기법

문종배(Jong Bae Moon),김명호(Myung Ho Kim) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.3·4

대부분의 분산 웹 시스템은 Domain Name System(DNS)을 이용하여 사용자 요청을 분산한다. DNS 기반 부하분산 시스템은 구성하기 쉬운 장점이 있지만, 주소 캐싱 매커니즘에 의해 서버들 사이의 부하 불균형이 발생한다. 또한, 서버의 상태를 파악하기 위해서 DNS의 수정이 필요하다. 본 논문에서는 DNS의 동적 갱신(dynamic update)과 라운드로빈 방법을 이용한 새로운 부하분산 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 DNS의 수정 없이 동적인 부하분산을 한다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 서버의 부하량에 따라 서버를 DNS 리스트에 동적으로 추가, 삭제한다. 부하가 많은 서버를 DNS 리스트에서 제거함으로써 사용자 응답시간이 빠르다. 동적인 부하분산을 위하여 CPU와 메모리, 네트워크 자원의 사용률에 따른 부하분산 알고리즘을 제안한다. GUI 기반의 관리도구를 이용하여 손쉽게 제안하는 시스템을 관리할 수 있다. 실험을 통하여 본 논문에서 구현한 모듈들이 제안된 시스템의 성능에 많은 영향을 주지 않는다는 것을 보여준다. 또한 기존 라운드로빈 DNS와의 비교실험을 통하여 사용자 응답시간과 파일 전송률이 더 빠르다는 것을 보여준다. In most existing distributed Web systems, incoming requests are distributed to servers via Domain Name System (DNS). Although such systems are simple to implement, the address caching mechanism easily results in load unbalancing among servers. Moreover, modification of the DNS is necessary to load considering the server's state. In this paper, we propose a new dynamic load balancing method using dynamic DNS update and round-robin mechanism. The proposed method performs effective load balancing without modification of the DNS. In this method, a server can dynamically be added to or removed from the DNS list according to the server's load. By removing the overloaded server from the DNS list, the response time becomes faster. For dynamic scheduling, we propose a scheduling algorithm that considers the CPU, memory, and network usage. We can select a scheduling policy based on resources usage. The proposed system can easily be managed by a GUI-based management tool. Experiments show that modules implemented in this paper have low impact on the proposed system. Furthermore, experiments show that both the response time and the file transfer rate of the proposed system are faster than those of a pure Round-Robin DNS.

분산 VOD 서버 환경에서 히스토리 기반의 동적 부하분산 스케줄러

문종배 ( Jongbae Moon ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.1

최근 사용자의 멀티미디어에 대한 요구의 증가가 VOD (Video-on-Demand) 서비스를 발전시키게 되었다. VOD는 엔터테인먼트나 원격 교육, 광고 및 정보 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이러한 VOD 서비스는 많은 디스크 I/O와 네트워크 I/O를 요구하며 기존 웹 서버 시스템과 비교했을 때 오랜 시간 동안 서비스를 해야 하는 특징을 가지고 있다. 또한 VOD 서비스는 많은 네트워크와 디스크의 대역폭을 요구하며, 서비스의 QoS에 민감해서 사용자 응답시간이 길어지면 사용자 요청의 취소율이 높아지게 된다. 따라서 불만족스러운 서비스의 증가로 네트워크 부하만 증가하게 된다. 이러한 기존 웹 서버 환경과는 다른 부하의 패턴이 있는 VOD 서비스 환경에서는 부하를 균형적으로 분배하여 서비스의 QoS를 높이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 분산 VOD 시스템 환경에서 부하를 효율적으로 분산하기 위해 계층형 분산 VOD 시스템 모델과 사용자 요청 패턴의 히스토리와 유전 알고리즘을 기반으로 한 스케줄러를 제안한다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템 모델은 서버들을 지역적으로 분산하고 제어 서버를 지역마다 설치하여 지역에 있는 VOD 서버들을 관리하도록 구성한다. 사용자 요청을 지역 서버군 내에서 분산시키기 위해서 히스토리를 기반으로 한 유전 알고리즘을 사용한다. 이러한 히스토리 정보를 기반으로 유전 알고리즘의 적합도 함수에 적용하여 VOD 시스템을 위한 유전 알고리즘과 유전 연산을 구현한다. 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘은 VOD 서비스 환경에서 사용자 요구에 대한 부하를 보다 정확하게 예측하여 부하를 분산할 수 있다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템의 부하 분산 알고리즘의 성능을 테스트하기 위해 OPNET 기반 시뮬레이터를 구현한다. 라운드로빈(round-robin) 방식과 랜덤(random) 방식과의 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘의 성능을 평가한다. 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘이 보다 안정적인 QoS를 제공하는 것을 보여준다.

중소형 사이트를 위한 고가용성 웹 서버 클러스터

문종배(Jong-Bae Moon),김명호(Myung-Ho Kim) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.1A

최근에 리눅스 가상 서버 프로젝트를 이용한 클러스터를 많이 구축하고 있다. 리눅스 가상 서버는 확장성이 뛰어날 뿐만 아니라 성능도 뛰어나다. 그러나 하나의 전면 서버가 사용자 요청을 받아서 후면 서버가 처리를 하여 사용자에게 응답을 보내는 구조이므로 하나의 전면 서버는 사용자 요청의 급격한 증가로 병목현상을 일으킬 수 있고, 이 때문에 다수의 후면 서버가 있음에도 불구하고 서비스를 할 수 없는 상황이 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 다수의 전면 서버를 두어 병목현상을 근본적으로 없애는 방법을 제안하였다. 모든 클러스터 노드들은 전면 서버와 후면 서버의 역할을 모두 할 수 있도록 하였고 부하량이 많지 않으면 자기 노드에서 직접 처리를 하여 사용자에게 응답할 수 있도록 하고, 부하량이 많을 때에만 클러스터의 다른 노드들 중 부하가 가장 작은 노드를 선택하여 사용자 요청을 처리할 수 있도록 하였다. 그리고 클러스터 노드들의 부하량을 고려한 스케줄링 알고리즘을 개발하여 좀 더 효율적인 부하 분배방식을 제안하였다.

IP Tunnel을 이용한 고가용성 가상 웹 서버 클러스터

문종배(Jong-Bae Moon),김명호(Myung-Ho Kim) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1A

인터넷 사용이 보편화되면서 많은 사용자의 요청이 있더라도 만족할 만한 서비스를 제공할 수 있는 웹 서버가 필요로 하게 되었다. 이로 인해 최근 가상서버를 이용한 웹 서버 클러스터의 구축사례가 늘고 있다. 리눅스 운영체제와 값 싼 일반 PC를 이용하여 추가적인 비용부담이 덜하고, IP Tunneling과 Direct Routing같은 방법을 사용하여 후면 서버가 사용자에게 직접 응답할 수 있으므로 전면 서버의 병목현상을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 한 대의 전면 서버로는 그 한계가 있다. 그래서 본 논문에서는 전면 서버와 후면 서버의 구분을 없애고 모든 서버가 전면 서버와 후면 서버의 역할을 다 할 수 있는 웹 서버 클러스터를 제시한다. 다수의 전면 서버를 두어 전면 서버의 고가용성도 보장할 수 있고, 병목현상에 대해 좀 더 효율적인 대응을 할 수 있으며, 시스템 추가에 대한 손쉬운 확장성을 보장할 수 있다. 각 노드의 부하 정보에 의한 스케쥴링을 통해 더 효율적인 클러스터 시스템을 구성하였다.