KR100331492B1 - 분산컴퓨터시스템구성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분산 컴퓨터 시스템을 구성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 시스템에서 실행하는 각 응용 서브펑션에 얼마나 많은 프로세서 용량이 필요한지와, 각 응용 서브펑션이 얼마나 많은 프로세서에서 실행되어야 하는지를 시스템에 입력하는 단계를 포함한다. 프로세서가 리던던시 도메인을 형성한다. 분산 유닛(D.U.)에 함께 그룹화된 모든 자원은, 프로세서 용량에 비례하여 프로세서 상의 기대된 부하를 고려하여 상기 리던던시 도메인 내의 프로세서에 걸쳐 분산된다. 상기 기대된 부하는 선택적으로 프로세서 부하의 이력 데이터에 따른다. 리던던시 재배치 방식은, 부하 불균형 또는 시스템 내의 상기 이외의 고장으로 인해 D.U.를 다른 프로세서에 재배치할 필요가 있는 경우, 상기 리던던시 도메인내의 적어도 하나의 다른 프로세서를 각 D.U.에 할당함으로써 생성된다.

Description

분산 컴퓨터 시스템 구성 방법

대단히 많은 가입자를 가진 전기 통신 시스템과 같은 분산 컴퓨터 시스템에서, 모든 가입자에 대한 데이터와, 단일 프로세서에 위치한 모든 가입자에 대한 실행 및 제어 기능을 갖는 것은 불가능하다. 즉, 기능은 여러 프로세서에서 병렬로 실행되어야 한다. 또한, 구성 활동은 가능한 효율적으로 프로세서를 이용하기 위해 소프트웨어 자원을 분산시킬 필요가 있다. 이와 같은 구성 및 재구성은 각 응용 자원에 의해 이용되는 부하(용량)를 추정하기 어려운 경우 매우 복잡한 작업이다. 따라서, 다수의 프로세서에 이를 분산하는 수단이 필요하다.

"최적" 이라고 할 수 있는 시스템의 초기 구성을 생성하더라도, 프로세서에서 실행되는 응용 자원 또는 프로세서의 상실(예컨대, 프로세서의 고장, 유지보수를 위한 프로세서의 교체)에 의해 각 프로세서 상의 부하가 시간에 따라 변하므로상기 상태는 그다지 오래 지속되지 않는다.

본원의 내용에서 다음 용어들은 아래에 정의된 의미를 지닌다.

"자원(Resource)" 이란, 분산 시스템(distributed system)에 할당될 수 있고, 사람이 액세스하고자 함에 따라 어드레스될 수 있어야 하는 것을 의미한다. 각 자원 및 자원 표현은 이와 관련된 식별자를 가지며, 상기 식별자는 분산 유닛(distribution unit)에 속한 모든 객체에 공통이다(상세한 설명의 정의 참조). 이 자원은 "하드웨어 자원"(예컨대, 통신 채널, 라인 인터페이스 회로(Line Interface Circuit : LIC))과 "소프트웨어 자원"(예컨대, 가입자 데이터)으로 세분될 수 있다. 하드웨어 자원은 일반적으로 소프트웨어 표현을 가지며, 이것이 사실상 사람이 액세스하고자 하는 것이다. 다음으로, 상기 소프트웨어 표현은 소프트웨어 자원이 되며, 분산 유닛의 개념에서 처리될 수 있는 객체 중 하나를 구성한다. 따라서, 이와 같이 응용하기 위해서는 "자원" 은 소프트웨어 자원이다.

"분산 유닛(Distribution Unit)" (D.U.)이란 단일 자원 또는 자원 그룹을 의미한다. D.U.내의 자원으로부터 D.U.의 아이덴터티(identity)를 발견할 수 있게 하는 맵핑이 존재한다. 전기 통신 시스템 이외에서, 분산 유닛은 임의의 데이터베이스에 객체(차량 정보, 사람의 건강 상태 등)를 포함하거나, 하드웨어를 표현하는 할당된 객체를 처리한다. 전기 통신 시스템에서의 분산 유닛은, 예컨대 각자의 전화 번호의 마지막 숫자 두 개가 동일한 모든 가입자일 수도 있다. 분산 유닛이 매우 많은 실제 가입자를 나타낸다 할지라도, 이것은 총 100 개의 분산 유닛을 생성한다. 일반적인 경우, 분산 유닛은 무엇이든 거의 포함할 수 있으며, 엄밀히 말해 분산 유닛이 포함하는 것은 해당 응용에 좌우된다. D.U.는 시스템 설계중 정해지며, D.U.에 관한 정보, 즉 이것이 포함하는 것은 최초 시작 시에 시스템에 로드된다. D.U.는 또한 시스템 작동중의 실행 시간에 추가될 수도 있다.

상기와 같이, 분산 유닛은 다수의 자원을 포함할 수 있고, 분산 유닛이 실제로 포함하는 것은 해당 응용에 의존한다. 따라서, 이것은 거의, 하드웨어를 나타내는 할당된 객체를 처리하기 위한 데이터베이스내의 객체로부터의 어느 것일 수 있다. 전기 통신 시스템에서, 분산 유닛을 구성하는 매우 보편적인 객체는 전기 통신 시스템에 접속된 각 가입자를 나타내는 데이터 그룹이다.

각 분산 유닛은 고유의 아이덴터티를 가지며, 이것은 분산 유닛을 어드레스하는 응용 서브펑션(application subfunction)에 의해 이용될 수 있다. 상기 아이덴터티는, 해당 분산 유닛과 관련된 응용 서브펑션을 식별하는 부분과 이 응용 서브펑션 내에서 분산 유닛을 식별하는 부분으로 구성된다.

이것은, 응용이 ISDN이고 응용 서브펑션이 "호출 액세스"인 것으로 예시될 수 있다. 분산 유닛이 상기 응용 서브펑션에서 12번째 분산 유닛이면, 아이덴터티는 ISDN, "호출 액세스" 12이다.

전기 통신 시스템 가입자의 경우, 분산 유닛 객체에 대한 공통 식별자는 전화 번호의 마지막 두 숫자일 수 있으며, 이는 100개의 분산 유닛을 생성한다.

또한, 각 분산 유닛은 개별적으로 프로세서에 할당될 수 있다.

응용에 의해 정해지는 분산 유닛의 수는 이 응용이 분산되는 프로세서의 최대 수를 결정한다. 본 발명에서 D.U.를 이용하는 장점은, 단지 처리할 유닛의 수가 더 적기 때문에 방대한 양의 데이터를 처리하기가 더 용이해진다는 것이다. 또한, 조작자(operator)를 고용하지 않고도 시스템 자체에 의해 프로세서 상실(loss)이 처리된다.

또 다른 장점은, 어드레싱 메카니즘내의 목록의 길이가 매우 짧아지므로 향상된 어드레싱 용량을 갖는다는 것이다. "어드레스 필드" 또한 더욱 짧아진다.

"리던던시 도메인(Redundancy Domain)" 이란, 하나의 동일한 응용 서브펑션에 대한 코드가 로드되어 해당 서브펑션이 리던던시 도메인내의 모든 프로세서에서 실행될 수 있게 하는 규정된 수의 프로세서를 의미한다. 도메인내의 프로세서의 수는 실행 시간 동안 변경될 수 있다. "리던던시" 는 프로세서가 고장(crash) 또는 블록킹될지라도 시스템이 계속 기능을 한다는 사실에 있다.

"부하(Load)" 란 임의의 주어진 시간에 시스템에서 각 프로세서의 상대적인 이용을 의미한다.

"부하 불균형(Load imbalance)" 이란 재구성(reconfiguration)을 일으킬 수 있는 바람직한 부하와의 편차이다. 따라서, 미리 정해진 한도내의 작은 불균형은 허용된다.

"응용(Application)" 이란 분산 컴퓨터 시스템, 예컨대 전기 통신 시스템에서 실행하는 것을 의미한다. "응용"에 대한 예로는 전화 호출 시스템(ISDN)이 있다.

"응용 서브펑션(Application Subfunction)"이란 응용("응답 상태(off-hook)" 및 호출 액세스 기능, 코드 수신 기능 등)을 함께 형성하는 기본 프로세스를 의미한다. 각 서브펑션의 코드는 다수의 프로세서에서 실행될 수 있다. 각 프로세서는 각기 다른 D.U.를 처리한다.

본 발명은 분산 컴퓨터 시스템, 특히 전기 통신 시스템에서 소프트웨어 자원의 구성과 재구성 및 이러한 자원을 실행하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 구성 및 재구성을 위한 기능성이 내장된(built in) 전기 통신 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 전기 통신 교환 시스템의 개요도.

도 1b는 리던던시 도메인을 형성하는 세 개의 프로세서의 부분도.

도 1c는 리던던시 도메인에 걸친 분산 유닛의 분산 방식(scheme)을 나타내는 도면.

도 2a는 본 발명에 따른 초기 구성 메카니즘을 나타내는 흐름도.

도 2b는 리던던시 재배치 방식을 나타내는 도면.

도 3a는 본 발명에 따라 분산 유닛의 추가 설치/제거를 나타내는 흐름도.

도 3b는 신(new) 방식과 더불어 구(old) 분산 방식, 및 상기 신 방식을 달성하기 위해 수행되는 동작을 나타내는 도면.

도 4a는 본 발명에 따른(시스템이 초기화함) 부하 조정을 나타내는 흐름도.

도 4b는 본 발명에 따른 (조작자가 초기화함) 부하 조정을 나타내는 흐름도.

도 4c는 구 및 신 분산 방식과 부하 조정시의 동작을 나타내는 도면.

도 5a는 프로세서의 수동 블록킹을 나타내는 흐름도.

도 5b는 구 분산 방식과 리던던시 재배치 방식 외에 신 분산 방식을 나타내며 신 분산 방식을 달성하는데 필요한 동작을 나타내는 도면.

도 6a는 프로세서의 자동 블록킹을 나타내는 도면.

도 6b는 구 분산 방식과 리던던시 재배치 외에 신 분산 방식을 나타내며 신 분산 방식을 달성하는데 필요한 동작을 나타내는 도면.

도 7a는 프로세서 디블록킹(deblocking)을 나타내는 도면.

도 7b는 구 및 신 분산 방식을 나타내며 신 분산 방식을 달성하는데 필요한 동작을 나타내는 도면.

도 7c는 프로세서의 추가를 나타내는 도면.

[실시예]

본 발명은 도면과, 본 발명 개념이 이용될 수 있는 상이한 몇 가지 상황을 참조하여 예시된다. 두 가지 기본 상황이 존재하는데, 즉,

A. (시스템이 시작할 때의) 초기 구성

B. (시스템이 어느 시간 동안 작동할 때 시스템 자체에 의해 시작되거나 기술자에 의해 시작되는) 재구성,

상황 B는 다음과 같은 다수의 상이한 상황에 차례로 적용될 수 있다.

a. 분산 유닛 추가 설치

b. 분산 유닛의 제거

c. 부하 조정(수동 또는 자동)

d. 프로세서의 수동 블록킹

e. 프로세서의 자동 블록킹(프로세서 고장)

f. 프로세서 블록킹과 추가 이후 프로세서의 리턴을 포함하는 프로세서의 디블록킹.

필수 메카니즘과 더불어 상기 메카니즘이 지원하는 상이한 경우의 분산 유닛의 (재)구성이 두 가지 있다.

필수 메카니즘은:

- D.U.를 어드레스할 수 있는 OS에 네임 어드레싱 메카니즘이 있다.

- OS는 구성 데이터와 방식이 저장되는 "보안(secure)" 데이터베이스를 갖는다. 따라서, 이들은 프로세서 고장 시에도 남아있게 된다. 데이터베이스는 모든 프로세서로부터 접근이 가능하다.

- "구" 프로세서에서 "신"프로세서로 데이터를 전달하는 "상태 전달(state transfer)" 메카니즘이 있다.

(재)구성의 경우마다, 두 가지 방식이 산출된다. 제 1방식, 즉 리던던시 도메인의 프로세서 상에서의 분산 유닛의 분산에 대한 방식 1은, 프로세서의 용량을 결정하는 파라미터 외에 측정된 부하 값을 고려하여, 분산 유닛(상기 정의된 바와 같음)으로 그룹화된 시스템 자원을 분산하는 방법을 설명한다.

리던던시 재배치에 대한 방식 2는, 블록킹으로 인해 프로세서가 상실되는 경우 분산 유닛이 이동하는 방법을 설명한다.

상기 방식은 각 분산 유닛에 대해, 예컨대 상기 상황(a∼f)의 나중 단계에서 재구성이 이루어지는 경우 어떤 프로세서로 재배치되는지를 나타낸다.

이제, 실시예와, 도메인 내의 프로세서에 걸친 D.U.의 배치가 도시되어 있는 도면을 참조하여 기본적인 상황을 다루게 된다. 화살표는 리던던시 방식을 나타낸다. 이탤릭체는 재구성 이후 얻어질 방식을 나타낸다.

예 :

도면에서(각각의 경우 및 상응하는 재배치 방식의 흐름도가 도시되어 있음), 이탤릭체로 표시된 슈트(suite)는 재구성 동작이 일어난 후 얻어질 재산출된 분산 방식을 나타낸다.

도 1a에는 전기 통신 시스템의 개요도가 도시되어 있다. 이것은 각자가 적어도 하나의 전화기(1)를 가진 다수의 가입자를 포함한다. 각 전화기는 소위 LIC(라인 인터페이스 회로)를 통해 시스템에 접속되며, 다음으로 상기 라인 인터페이스 회로는 시스템 내의 모든 유닛 간의 전기 통신을 책임지는 스위치(2)에 접속된다. 시스템의 모든 프로세서(3)에는 하나 이상의 서브펑션이 실행된다. 또한, 가입자 데이터 등을 포함하는 데이터베이스(4)가 제공된다. 데이터베이스는 프로세서에서 실행하는 운영 체계의 부분이며, 보통 일차 메모리에 존재한다(어떤 프로세서는 데이터베이스를 포함할 수 있는 디스크를 갖출 수도 있음). 디스크는 일차적으로는 로딩 매체로 이용되지만, 다른 기능을 가질 수도 있다.

도 1b에는, 이미 정의된 바와 같이 도 1a의 시스템의 리던던시 도메인을 형성하는 3개의 프로세서(3)(점선으로 표시됨)가 도시되어 있다. 각 프로세서는 데이터베이스를 포함하여, 응용 서브펑션(APPL) 및 운영 체계(OS)에 대한 코드로 로드된다.

이 "서브"-시스템이 응용으로 구성된다고 가정하자. 응용 서브펑션은 실행되는 30개의 분산 유닛을 가진다. 이들은 차례로 (0∼29)로 번호가 붙여진다.

디멘셔닝(dimensioning)은 도 1c에 도시된 3개의 프로세서로 구성되는 리던던시 도메인이 된다.

상기 간단한 예에서, 프로세서가 모두 동일하고 리던던시 도메인의 프로세서상에 다른 어떤 응용도 실행되지 않는다고, 즉 분산 유닛이 (처음에) 리던던시 도메인 내의 프로세서에 걸쳐 균일하게 분산된다고 가정한다.

A. 초기 구성

전기 통신 시스템을 설정할 때, 이것은 기대된 활용에 맞게 디멘셔닝되어야 하는 것이 당연하지만, 이는 표준 절차의 문제이지 본 발명 부분이 아니므로 여기서 설명되지 않는다. 따라서, 시스템의 디멘셔닝이 이루어질 때, 시스템에서 실행할 각각의 응용 서브펑션이 얼마나 많은 용량을 필요로 하는지가 결정되어야 한다. 이 과정에서, 예컨대 프로세서의 고장, 또는 유지보수 등을 위해 한 프로세서를 제거하는 것과 같은 프로세서의 상실로 인해 실행 용량이 손실되는 경우를 고려해야 한다. 이것은 시스템이 얼마나 많은 프로세서를 포함해야 하는지가 결정되어야 됨을 의미한다.

그 후, 리던던시 도메인의 초기 구성을 생성하기 위해 각 응용이 얼마나 많은 프로세서에서 실행될 것인지가 결정되어야 한다. 따라서, 각 응용마다, 동일한 코드가 로드되는 프로세서의 수를 결정하며, 이 프로세서 그룹이 해당 응용 서브펑션 각각에 대한 리던던시 도메인을 구성한다. 이 결과, 각 리던던시 도메인내의 모든 프로세서가 상기 리던던시 도메인과 관련된 응용 서브펑션을 실행할 수 있다. 따라서, 응용 서브펑션의 코드가 도메인 내의 모든 프로세서에 로드된다.

리던던시 도메인이 처음에 구성되면, 응용 내의 분산 유닛이 리던던시 도메인에 할당된다. 이것이, 프로세서의 수, 프로세서 용량, 프로세서 속도, 부하 조정, 및 분산 유닛의 수 등의 입력 데이터에 따라 도메인 내의 프로세서에 분산 유닛이 분산되는 방법을 결정하는 (재)구성 메카니즘(분산 함수 D=f(P0‥‥Pn, L0‥, Ln, DU0‥‥x)에 따라 동작함, 여기서 P는 프로세서, L은 부하, n은 프로세서 목적지, DUx는 리던던시 도메인 내의 x번째 분산 유닛)이다.

본 응용 서브펑션(도 1c)에는 0∼29까지 순서대로 식별자를 가진 30개의 분산 유닛이 정해져있다. 이 예에서, 상기 리던던시 도메인 내에 3개의 동일한 프로세서가 있으므로 이들은 3개의 그룹으로 (동일하게 분산됨) 나뉜다.

프로세서 사이에서의 분산 유닛의 분산 방식(도 2b)이 초기에 산출되면, 분산 유닛의 리던던시 재배치 방식 역시 산출되어, 각 분산 유닛은 도메인 내에 리던던트(redundant) 프로세서를 갖는다.

방식은 가능한 최대 한도까지 연속적인 순서로 분산 유닛의 슈트를 유지하도록 산출된다.

도 2a는 초기 구성의 간단한 흐름도를 도시한다.

제 1단계에서, 데이터를 입력하는 동안(일반적으로, 데이터는 0.S.에 의해 판독될 파일에 기록됨) 운영 체계에는, 상기 구성이 처리할 응용 서브펑션이 어느 것인가, 즉 리던던시 도메인이 정해지는 방법; 및 상기 구성에 분산될 분산 유닛의 슈트에 대한 정보가 제공된다. 상기 데이터에 응답하여, 운영 체계는 리던던시 도메인내의 활성 프로세서에 대해 DU의 분산 방식을 산출한다(도 1c).

다음으로, 응용 서브펑션에 대한 코드가 해당 리던던시 도메인내의 프로세서에 로드된 다음, 이미 산출된 분산 방식에 따라 D.U.가 설치됨으로써, 응용 분산 유닛이 도메인 내의 프로세서에 분산된다(또는 개시됨).

소정의 응용에 대한 상기 분산 방식은 산출은 상기 정의된 분산 유닛의 개념에 의해 지지된다. 이 결과, 다소 복잡한 알고리즘이 이용될 수도 있다.

가장 간단한 알고리즘은 리던던시 도메인내의 활성 프로세서에 걸쳐 가능한 동등하게 분산 유닛을 분산시키는 것이다. 그러나, 알고리즘은 프로세서의 메모리 용량, 프로세서의 실행 용량, 및 프로세서 상에서 실행하는 또 다른 응용에 의해 사용되는 용량을 이미 처음에 고려할 수도 있다. 따라서, 각 프로세서에 할당된 분산 유닛의 수는 상기 고려한 사항에 비례하여 가중된다.

마지막으로, 리던던시 재배치 방식이 산출된다.

그 다음 도면(도 2b)은 프로세서에 할당된 분산 유닛이 프로세서의 블록킹의 경우 여전히 작동 중인 가장 적절한 프로세서로 이동하는, 슈트로 분리되는 방법을 도시한다. 도면에서의 화살표는 프로세서가 상실되는 경우 DU가 프로세서에서 다른 프로세서로 이동하는 방법을 나타낸다.

또한, 분산 알고리즘은 순차적으로 프로세서에 할당된 분산 유닛의 아이덴터티를 유지하여, 재구성하는 동안 분산 유닛이 또 다른 프로세서에 재배치될 때 이들이 가능한 최대한 순차적으로 각 프로세서 상에 분산 유닛의 아이덴터티를 유지하는 것이 바람직하다(아래에 논의 및 예시되어 있음). 테이블에 더 적은 라인이 생긴 어드레스 테이블에 시퀀스를 제공하므로, 상기 방법에서 어드레싱이 훨씬 더신속해진다.

프로세서 사이에서의 분산 유닛(0..29)의 배치는 결과적으로 프로세서마다 10개 분산 유닛의 슈트((0..9), (10..19), (20..29))로 나타난다. 상기 슈트 각각 ((0..9),...)은 크기가 동일한 두 부분으로 분리되며, 프로세서 블록킹의 경우 이것은 각각 나머지 두 프로세서로 이동한다.

프로세서 사이에 본래 불균등(inequality)이 존재하는 경우, 당연히 재배치를 위한 세부 분할은 이것을 고려하여, P1이 P2 용량의 두 배이면 아마도 두 배의 분산 유닛이 프로세서(p1)에 재배치되어야 한다.

자동 리던던시 재배치 방식은 리던던시 재배치를 수행한 후 및 분산에 영향을 주는 다른 각 종류의 재구성 이후 재산출된다.

응용 서브펑션의 작동 및 유지보수를 위해 인터페이스가 필요하다. 이러한 인터페이스는 분산 유닛의 최초 설치(INSTALL), 분산 유닛의 제거(REMOVE), 및 프로세서에서 실행하는 하나의 응용 서브펑션으로부터 다른 프로세서에서 실행하는 또 다른 서브펑션으로의 분산 유닛의 이동에 용이하다. 또 다른 기능으로는 셧다운(SHUTDOWN)과 테이크오버(TAKEOVER)가 있다. 상기 기능은 기본적으로 어느 활동을 트리거하는 프로그램으로 구현되며 아래에 간단히 설명되어 있다.

셧다운은 종료 및 다가올 테이크오버를 준비한다. 테이크오버는 구 정정 프로세스 내의 자원 객체의 제어를 신 정적 프로세스로 전달한다.

B. 재구성의 경우

재구성은, 예컨대 부하에서의 소정의 제한값을 초과할 때와 같이, 조작자에의해 수동으로 이루어질 수도 있고 시스템 자체에 의해 자동으로 이루어질 수도 있다. 수동 재구성은 매우 복잡하므로 여기 개시된 방법은 운영 체계에서 구현된다.

이 결과, 하나 이상의 프로세서가 나머지 프로세서 보다 더 심하게 로드되는지를 알아내기 위해 시스템내의 프로세서의 부하 균형이 연속 측정될 수 있다(상기 측정 메카니즘은 운영 체계에서 이용될 수 있지만 본 발명 부분이 아니므로 여기서 논의되지는 않음). 측정 결과를 고려한 다음, 이것을 상기 재구성을 위한 새로운 분산을 산출하는데 포함시킨다. 이것은 허용가능한 부하에 대해 미리 정해진 임계값을 요구하며, 이것으로부터의 편차가 재구성을 트리거한다.

실행 시간에 유지보수 기술자에 의해 개시된 동작은 다음과 같다:

· 추가 분산 유닛의 설치. 분산 유닛이 리던던시 도메인에 할당된다.

· 분산 유닛의 제거. 분산 유닛이 리던던시 도메인으로부터 제거된다.

· 부하 조정. 나쁜 부하 균형으로 인해 조작자가 재구성을 개시한다.

· 프로세서의 수동 블록킹. 프로세서는 몇 가지 이유로 서비스에서 벗어난다. 상기 프로세서 상에서 실행하는 모든 분산 유닛은 리던던시 도메인 내의 또 다른 프로세서로 옮겨져야 한다.

· 프로세서의 디블록킹(수동). 리던던시 도메인내의 프로세서가 서비스에 포함된다. 프로세서를 서비스에 포함하고 부하를 조정하기 위해, 분산 유닛이 옮겨진다.

시스템 자체에 의해 개시된 동작은 다음과 같다.

· 부하 조정. 나쁜 부하 균형을 알리는 장시간의 측정. 불균형에 도달하는때를 정의하는 임계값이 정해진다. 분산 유닛은 더 양호한 부하 균형을 얻기 위해 옮겨진다.

· 자동 블록킹. 프로세서 고장에 의해 일어나는 분산 유닛의 재구성.

· 프로세서의 자동 디블록킹. 리던던시 도메인 내의 프로세서가 서비스에 포함된다. 분산 유닛은 프로세서를 서비스에 포함시키고 부하 조정을 하기 위해 옮겨진다.

분산 유닛의 추가 설치

추가 분산 유닛이 리던던시 도메인에 더해진다(도 3a)(예, 전기 통신 시스템에서의 가입자 수 증가). 이것은 새로운 분산 방식(및 리던던시 재배치)을 야기한다. 도 3b에는 본 예에 이용된 분산 유닛(30∼39)의 추가 설치가 도시되어 있다.

따라서, 첫 번째 발생하는 것은, 10개의 새로운 분산 유닛(30∼39)이 추가될 것이라는 것을 시스템이 알아야 한다는 것이다. 이미 설명된 바와 같이, 데이터는 운영 체계에 의해 판독되는 파일에 기록된다. 다음으로, 도메인 내의 프로세서 사이에서의 분산 유닛에 대한 분산 방식이 입력 데이터에 응하여 운영 체계에 의해 재산출된다(0..12), (13..26), (27..29). 재산출된 방식을 얻기 위해, 추가(새로운) 분산 유닛이 설치되고, 나머지 (원래의) 분산 유닛은 새로운 분산 방식("구"프로세스에 대해서는 "셧다운"이고, "신" 프로세스에 대해서는 "테이크오버"임)에 따른 프로세서로 이동한다. 구 DU를 제거하는 경우에는, 당연히 INSTALL이 아닌 REMOVE가 필요하다. 재분산이 수행될 때, 새로운 리던던시 재배치 방식은 시스템을 나타내는 데이터(프로세서의 수, 프로세서의 용량 등)에 따라 (자동으로) 산출된다.

부하 균형

프로세서(2)가 과부하되어 (예컨대, 측정결과가 30% 과부하되어 있다는 것을 나타낼 수 있으며, 운영 체계가 그 결과를 통지 받음), 할당된 분산 유닛 중 4개가 프로세서(2)로부터 재위치 된다고 가정하자. 먼저, 도메인 내의 프로세서 사이에서의 분산 유닛의 분산 방식(도 4c 참조)이 재산출된다(0,.11), (12,,17), (18..29), 다음으로, 재산출된 방식을 얻기 위해 분산 유닛이 이동한다("구" 프로세스에 대해서는 "셧다운"이고, "신" 프로세스에 대해서는 "테이크오버"임) 분산이 완료되면, 새로운 리던던시 재배치 방식이 산출된다.

프로세서의 수동 블록킹

프로세서가 수동으로 블록킹될 때, 즉 유지보수를 위해 제거될 때, 사람은 가능한 신속하게 프로세서에서 실행하는 모든 분산 유닛을 이동시키기를 원한다. 이 경우, 최초에 산출된 리던던시 재배치 방식이 이용된다. 자동 리던던시 재배치 방식을 얻기 위해, 프로세서(2)에 할당된 분산 유닛은 "구" 프로세스에 대해서는 "셧다운"을 이용하며 "신" 프로세서에 대해서는 "테이크오버"를 이용하는 프로세서(1)(10..14)와 프로세서(3)(15..19)로 이동한다.

프로세서의 자동 블록킹(프로세서 고장)

프로세서가 프로세서 고장 등으로 인해 자동으로 블록킹되면, 할당된 데이터가 손실되어, 관련 프로세스 사이의 상태 이전이 전혀 없는 모든 프로세서를 고려할 수 있다. 따라서, 블록킹된 프로세서에 할당된 분산 유닛은 "셧다운-테이크오버"를 이용하여 이동하지 않고 실행을 테이크오버 하는 과정 중 재설치된다.

운영 체계는 공지된 메카니즘을 이용하여 고장을 발견한다. 고장이 발견되면, 즉시, 상실된 프로세서에 할당된 D.U.는 초기 구성에서 산출된 리던던시 재배치 방식, 또는 다른 이유로 어떤 이벤트가 재산출을 트리거한 경우 마지막 갱신된 방식에 따라 설치된다. 좀 더 복잡한 상황에서는 이 외에도, 여전히 작동 중인 프로세서 상의 DU가 부하 균형을 만족시키기 위해 이동되어야 한다.

도 6b는 프로세서의 자동 블록킹(프로세서 고장)에 의해 야기된 분산 유닛의 자동 재배치에 대한 예를 도시한다.

자동 리던던시 재배치 방식을 달성하기 위해, 프로세서(2)에 할당된 분산 유닛은 "신" 프로세스에 대해 "설치"를 이용하는 프로세서(1)(DU 10..14)와 프로세서(3)(DU15..19)에 할당되도록 이동된다.

프로세서의 추가

새로운 프로세서를 추가하는 프로세스가 도 7c에 도시되어 있다. 제 1단계에서, 시스템은 초기 구성의 경우와 유사하게, 즉 어떤 응용 서브펑션이 사용되고 리던던시 도메인이 무엇인지를 알아야 한다. 다음으로, 새로운 프로세서가 해당 응용 서브펑션의 코드로 로드되며, 마지막으로 프로세서가 블록킹된다.

프로세서의 추가를 포함하는 블록킹(디블록킹) 이후의 프로세서의 리턴

프로세서가 블록킹으로부터 리턴되면, 리던던시 도메인내의 활성 프로세서 사이에서의 분산 유닛의 분산 방식이 재산출된다. 도 7a는, 프로세서가 블록킹된 후 다시 작동할 때 발생하는 단계의 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 먼저, 운영체계는 프로세서가 추가되었는지 또는 재설치되었는지를 검출한다(두 경우 모두 운영 체계의 관점에서는 동일함). 검출이 수행되는 방법은 관련이 없고, 조작자의 행동 또는 프로세서가 존재하는지 여부에 대해 유효 슬롯을 검사하는 소프트웨어에 의해 이루어질 수 있다. 당업자라면 이러한 기능을 성취하기 위한 많은 방법이 있다는 것을 알고 있을 것이다. 새로운 또는 재설치된 프로세서가 있다는 것이 검출되자마자, 운영 체계는 디블록킹된 프로세서를 포함하는 새로운 분산 방식을 산출한다.

새로운 방식이 산출되면, 시스템은 상기 방식에 따라 DU를 이동하기 시작한다.

도 7b는, 수반된 프로세서 사이에서 분산 유닛(10..14) 및 (15..19)이 이동하여("구" 프로세스에 대해서는 "셧다운"을 이용하며 "신" 프로세서에 대해서는 "테이크오버"를 이용함) 새로운 분산 방식을 달성하는 방법을 도시한다.

지금까지는, 프로세서가 상실된 경우, 하드웨어가 수리되거나 새로운 하드웨어로 교체될 때가지 상기 프로세서 상에서 실행하는 프로세스는 중단되었다. 상기 동작은 수십 분 또는 심지어 수십 시간 동안 지속될 수 있으며, 이것은 해당 시스템의 액세스 가능성 면에서 오늘날의 요구사항을 고려할 때 허용될 수 없다.

따라서, 시스템이 작동하지 않는 시간이 수 초 또는 많아야 수 분인 타임 프레임으로 떨어지도록 하기 위해, 상기 시스템에 대한 매우 신속한 재구성 필요성이 대두되어 왔다.

또한, 유지보수를 위해, 재구성이 조작자의 개입 없이 신속히 이루어질 수 있는 경우, 특히 재구성 요구를 일으키는 문제가 먼 장소에서 발생하는 경우(이 경우, 조작자가 개입할 수 있기 전까지 상당한 시간이 걸릴 수 있음) 유리하다.

구성에 대한 "실행 시간 조절"을 위한 상기 메카니즘은 시스템의 부하 조정(load balancing) 등의 면에서 시스템 상태에 대한 정보의 연속적인 제공에 의해 좌우된다. 이 정보는 긴 주기 동안 소정의 파라미터에 대하여 시스템을 감시함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 측정으로부터 얻어지는 데이터는 시간에 따라 프로세서의 부하 변화를 알려준다. 예를 들면, 상기 시간 대부분 동안 일부 프로세서가 다른 프로세서 보다 더 로드된다는 것을 알려준다. 상기 정보는 유지보수 기술자에 의해 또는 시스템 내의 기능성 "내장"에 의해 시스템에서 재구성을 개시하는데 이용될 수 있다. 상기와 같은 실행 시간의 재구성을 가능하게 하기 위해서는, 시스템작동의 비외란에 관한 조건을 충족하면서, 상기 구성을 지원하며 응용에 의해 이용될 수 있는 강력한 메카니즘이 운영 체계에 있어야 한다.

US-5,165,018에는 분산된 메시지에 따른 운영 체계에서의 노드의 자체 구성이 개시되어 있다. 실행 시간 구성은 자원 정의 메시지에 포함된 정보에 따라 노드를 기반으로한 구성 관리 프로세스에 의해 이루어진다.

[발명의 상세한 설명]

상기 기술된 바와 같이, 바람직한 메카니즘은 청구항 1에 정의된 본 발명에 따른 방법에 의해 제공된다.

이 방법에서 자원 분산에 대한 산출은 본 발명의 목적이라 생각되는 "분산 유닛(D.U.)"의 개념에 의해 지지된다. D.U.에 대한 정의는 상기 "정의" 항목에 제시되어 있다.

본 발명의 장점은 개선된 처리이다. D.U.의 분산이 운영 체계에 의해 지원되므로, 시스템 구성이 더 간단해진다. OS가 실행 시간에 부하 조정을 지원하기 때문에, 완벽한 초기 구성에 필요한 조건이 덜 요구된다. 정확한 조작자 행동의 필요성이 줄어든다. 또한, 프로세서 상실시 OS가 리던던시 재배치(redundancy relocation)를 지원하므로, 수리공(service person)이 즉시 그 장소를 방문할 필요가 없다.

본 발명의 또 다른 장점은 고유의 강력함(robustness)이다. 즉, 시스템은 프로세서 고장과 같은 이상 형태로 인한 부하 불균형을 자동으로 처리할 수 있다. 내장된 리던던시 재배치는 프로세서 상실과 같은 이유로 기능이 이용될 수 없는 시간을 줄인다.

또한, 프로세서 이용이 유리하게 개선되므로, 내장된 부하 조정에 의해 비용이 감소한다. 심지어는, 프로세서에 걸쳐 자원을 더 효율적으로 분산시킴으로써 시스템 내의 프로세서의 수를 줄일 수도 있다.

Claims (16)

1. 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법에 있어서,

   소프트웨어 자원을 분산 유닛으로 분류하는(grouping) 단계,

   상기 시스템 내의 다수 또는 모든 프로세서 상에 응용 서브-펑션의 코드를 로딩하는 단계로서, 하나의 서브-펑션을 실행하는 프로세서가 리던던시 도메인을 형성하는 코드 로딩 단계,

   프로세서 부하가 적절히 조정되도록 리던던시 도메인 내의 프로세서에 걸쳐 분산 유닛을 초기 분산하는 단계,

   리던던시 도메인 내의 프로세서 상의 각 분산 유닛에 리던던시 도메인 내의 각각의 다른 프로세서를 할당함으로써 리던던시 재배치 방식을 작성하는 단계를 포함하는데, 한 프로세서 상의 하나 이상의 분산 유닛을 동일한 리던던시 도메인 내의 하나 이상의 다른 프로세서에 재배치하는 리던던시 재배치 방식은 시스템 내의 부하 불균형 또는 그 외의 고장으로 인해 필요한 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시스템에서 실행하는 각 응용 서브-펑션에 프로세서 용량이 얼마나 필요한지를 초기에 결정하는 단계, 및

   각 응용 서브-펑션을 실행해야 하는 프로세서의 수를 결정하는 단계를 포함하는데, 상기 프로세서의 수가 리던던시 도메인을 형성하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 초기 분산은 시스템 내의 각 프로세서의 용량을 결정하는 파라미터에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 초기 분산은 리던던시 도메인 내의 프로세서 상의 기대된 부하를 고려하는데, 상기 기대된 부하는 선택적으로 프로세서 부하의 이력(historical) 데이터에 기초하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 시스템 내에 다수의 리던던시 도메인을 형성하는데, 상기 각 리던던시 도메인은 각각의 프로세서의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

   연속적으로 분산 유닛에 번호를 붙여, 가능한 상기 분산 유닛이 상기 하나 이상의 다른 프로세서에 순차적으로 배열되도록 하는 방식으로 상기 하나 이상의분산 유닛을 재배치하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로세서간의 부하 불균형을 일으키는 부하의 변화를 검출하도록 동작을 수행하는 동안 각 프로세서의 상태를 연속해서 감시하는 단계,

   검출된 불균형에 응답하여, 상기 프로세서에 걸쳐 상기 분산 유닛의 새로운 분산 방식을 산출하는 단계로서, 상기 산출된 분산 방식은 상기 프로세서의 부하 균형의 상기 변화에 비례하여 가중되는 새로운 분산 방식 산출 단계,

   상기 산출된 새로운 분산 방식에 따라 상당히 로드된 프로세서로부터 보다 적게 로드된 프로세서로 분산 유닛을 재배치하는 단계, 및

   상기 상당히 로드된 프로세서로부터 상기 보다 적게 로드된 프로세서로 프로세싱을 옮기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 분산 유닛을 재배치하는 단계는, 원래의 데이터가 상기 상당히 로드된 프로세서 상에서 여전히 동작 중에 있으면서, 상기 상당히 로드된 프로세서로부터 상기 보다 적게 로드된 프로세서로 분산 유닛을 복사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 분산 유닛은 연속해서 번호가 붙여져, 처음부터 각 프로세서 상에 순차적으로 분산되며, 상기 산출된 새로운 분산은, 번호 시퀀스가 가능한 최대 한도까지 연속되도록 분산 유닛을 다른 프로세서에 재배치하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 프로세서 부하의 변화는 이들이 미리 정해진 한도를 초과할 경우에만 고려되는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 각 프로세서의 상태는 동작 중 감시되어, 프로세서 상실로 인한 변화를 검출하고,

    상실된 프로세서와 관련된 모든 분산 유닛은 리던던시 재배치 방식에 따라 상기 하나 이상의 다른 프로세서에 설치되며,

    새로운 리던던시 재배치 방식이 산출되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 분산 유닛은 상기 분산 단계에서 프로세서간에 균등하게 분산되는 것을특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 분산 단계에서 상당한 부하를 가진 프로세서 또는 보다 적은 고유 용량을 가진 프로세서와 보다 적은 분산 유닛이 관련되도록 프로세서와 관련된 분산 유닛의 수가 가중되는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 초기 분산 단계는,

    산출된 분산이 상기 프로세서의 용량 차이에 비례하여 가중되도록 각 프로세서의 용량을 결정하는 파라미터를 고려하여 상기 프로세서에 걸친 분산 유닛의 분산 방식을 산출하는 단계, 및

    상기 분산 방식에 따라 프로세서 부하가 적절히 조정되도록, 각각의 프로세서의 수에 걸친 분산 유닛 그룹을 분산함으로써 상기 시스템 내에 상응하는 수의 리던던시 도메인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 분산 컴퓨터 시스템은 전기 통신 교환 시스템인 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.
16. 제 1 항에 있어서,

    프로세서 고장 등으로 인한 용량 손실을 고려하여 각 응용 서브-펑션이 얼마나 많은 용량을 필요로 하는지를 결정하는 단계와,

    각 응용 서브-펑션이 실행하는 프로세서가 얼마나 많이 있는가를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 컴퓨터 시스템 구성 방법.

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