제16,17,18장 분산 시스템

개요 분산 처리 시스템이란 분산 처리 시스템의 특징 데이터 처리장치 및 데이터베이스가 지역적으로 분산되어 있으면서 정보교환을 위하여 네트워크로 상호 결합된 시스템 분산 처리 시스템의 특징 자원은 각 노드에 분산되거나 또한 중복되어 있음 분산된 노드들은 메시지(message)를 주고받음으로써 정보를 교환 노드들은 각기 어느 정도의 자율성(autonomy)을 지님 사용자는 특정 자원의 물리적 위치를 몰라도 그 자원을 사용할 수 있음 시스템 전체의 정책을 결정하는 통합적인 제어 기능이 있음

개요 분산 처리 시스템의 개발 동기(특징) 자원 공유(resource sharing) 서로 다른 기능 및 자원을 가지는 여러 개의 노드가 연결되어 있다면 한 노드에 있는 사용자가 다른 노드의 이용 가능한 자원을 사용 연산 속도 향상(computation speed­up) 특정 노드가 너무 많은 작업으로 인하여 과부하(overload) 상태라면, 이 중 일부를 부하가 적은 노드로 이동시켜 부하를 균등화시킴 이러한 작업의 이동을 부하 균등화(load balancing)라 한다. 신뢰성(reliability) 일부 노드의 고장에도 불구하고 시스템은 계속 작동되며, 한 노드에서 고장이 발생하더라도 이로 인하여 나머지 노드에 영향을 주지 않는다. 통신(communication) 다른 사이트에 있는 사용자들간 정보교환이 가능하며, 지역적으로 떨어진 사이트에 있는 두 사람 간의 임의의 작업이 가능함

개요 분산 처리 시스템의 범위 분산 정도에 따라 하드웨어 구성과 제어의 구성, 데이터의 구성별로 그 범주를 정의할 수 있음 그 범주를 정의할 수 있음 --- 하드웨어 구성의 분산: 하드웨어 구성의 발전형태 - 입출력장치를 공유하는 복수 개의 컴퓨터로 구성된 시스템 - 통신선으로 연결된 복수개의 독립된 컴퓨터로 구성된 시스템

개요 - 분할된 태스크의 실행에 있어 상호 협동하는 제어기능을 가지는 곳이 여러 개인 시스템 ---- 제어 구성의 분산 : 제어 구성에 있어서 분산 정도의 증가 형태 - 분할된 태스크의 실행에 있어 상호 협동하는 제어기능을 가지는 곳이 여러 개인 시스템 - 상호 협동하는 동일한 제어기능을 가지는 곳이 중첩되어 있는 시스템 - 상호 협동하는 이질적인 제어 기능을 가지는 곳이 여러 개인 시스템

개요 --- 데이터 구성의 분산 : 분산 데이터와 분산 파일은 분할 (partitioned) 형태와 사본(replicated) 형태로 구현될 수도 있음 - 각 노드마다 사본 데이터와 디렉터리를 가지는 시스템 - 중복된 데이터와 디렉터리의 마스터 복사본(master copy)을 가지 면서 분할된 데이터와 디렉터리를 가지는 시스템 - 마스터 디렉터리를 가지면서 분할된 데이터와 디렉터리를 가지는 시스템 - 마스터 데이터 및 디렉터리 없이 분할된 데이터와 디렉터리를 가지 는 시스템

분산 처리 시스템 형태 밀착된 결합(tightly coupled) 시스템 느슨한 결합(loosely coupled) 시스템 프로세서들이 기억장치와 클럭을 공유 다중 프로세서(multi processor) 시스템에서의 통신은 보통 공유 메모리(shared memory)를 통해 수행 느슨한 결합(loosely coupled) 시스템 프로세서들이 기억장치와 클럭을 공유하지 않음 각 프로세서들은 자신의 지역 기억장치를 가지며, 프로세서들은 고속의 버스(bus), 전화선과 등의 다양한 통신 라인을 통해 서로 통신

분산 처리 시스템 형태 프로세서 모델에 따른 구분 클라이언트/서버 모델 대부분의 분산 시스템은 LAN을 기반으로한 이 모델로 구성함 다중사용자 시스템으로 사용자들 간에 CPU를 공유 각 사용자는 프로그램을 수행시키기 위해 강력한 서버를 가지며, 서버는 공유된 다양한 시스템 기능과 자원의 접근을 제공

분산 처리 시스템 형태 클라이언트/서버 모델

분산 처리 시스템 형태 프로세서 풀 모델 하나 이상의 프로세서 풀이 통합된 워크스테이션-서버 모델로 구성 각 풀 프로세서는 워크스테이션과 서버가 연결되듯이 독립적으로 네트워크와 연결 풀에 있는 프로세서들은 단일 회로 보드로 구성 사용자 워크스테이션이나 터미널은 단순히 시스템의 자원을 접근하는 수단을 제공 사용자의 작업은 부분 혹은 전체적으로 풀 프로세서 상에서 수행 사용자가 메인 태스크를 초기화 하면, 풀 프로세서가 각 태스크에 할당되고 병렬로 수행함

분산 처리 시스템 형태 프로세스 풀 모델

분산 처리 시스템 형태 프로세서 풀 모델은 다음과 같은 측면에서 클라이언트/ 서버모델보다 더 효율적일 수 있다. 융통성 : 시스템 서비스는 더 이상의 컴퓨터를 설치하지 않고도 확장 가능함 호환성 : 기존 응용들은 간단한 수정으로 사용 가능함 다양한 프로세서들이 프로세서의 풀로서 사용됨

분산 처리 시스템 형태 혼합 모델 : 앞의 두 모델을 혼합한 시스템 혼합 모델

분산 처리 시스템 형태 혼합 모델의 장점 사용자의 요구와 자원 처리가 매칭 됨 병렬수행 : 여러 개의 풀 프로세서가 과부하가 걸린 처리를 실행하기 위해 할당됨 사용자는 워크스테이션이나 터미널을 통하여 시스템에 접근함

분산 처리 시스템 형태 위상에 따른 구분 분산처리 시스템 내의 노드들은 여러 가지의 물리적 방법으로 연결될 수 있는데, 이러한 물리적인 연결 형태를 위상(topology)이라 함 완전 연결 구조(fully connected) 각 노드가 시스템 내의 모든 다른 노드와 직접 연결됨 기본비용은 노드 숫자의 제곱에 비례 부분 연결 구조(partially connected) 모든 노드 쌍에 대해서 직접 연결이 존재하는 형태가 아님 비용은 완전 연결 네트워크보다 낮음 통신 속도가 늦음 완전 연결 네트워크보다 신뢰성이 떨어짐

분산 처리 시스템 형태 완전 연결 구조 부분 연결 구조

분산 처리 시스템 형태 계층 구조(hierarchy) 각 사이트들은 트리(tree) 형태로 구성 형제 중의 하나가 다른 형제에게 메시지를 전달하려면 부모까지 올라가서 형제에게로 다시 내려감 계층 구조

분산 처리 시스템 형태 성형 구조(star) 임의의 중심 노드가 다른 모든 노드와 완전 연결되어 있는 반면, 이 중심 노드를 제외한 노드들은 모두 서로 연결되어 있지 않음 기본비용은 노드 수에 비례하나 일반적으로 통신비용은 낮음 중심 노드에서 병목 현상이 발생 성형 구조

분산 처리 시스템 형태 환형 구조(ring) 단방향이나 양방향으로 통신하는 두 가지 방법 존재 단방향으로 통신하는 구조에서 모든 노드는 같은 방향으로만 정보를 전달 양방향 구조에서의 한 노드는 양쪽 이웃 모두에게 정보를 전달 기본비용은 노드 수에 비례하지만 통신비용은 상당히 높다. 환형 구조

분산 처리 시스템 형태 다중 접근 버스 구조(multi­access bus) 공유되는 하나의 버스가 존재함 기본비용은 노드 수에 비례하며, 버스회선 고장나면 네트워크 분할됨 다중 접근 구조

분산 처리 시스템 형태 분산 범위에 따른 구분 혼성(hybrid) 네트워크 서로 다른 유형의 네트워크들이 상호 연결되어 있는 형태 통신은 상호 간에 다중 프로토콜을 번역해야 하고 데이터에 대한 경로 배정이 복잡하기 때문에 다소 어려움이 있음 분산 범위에 따른 구분 광역 네트워크(WAN : Wide Area Network)와 근거리 네트워크(LAN : Local Area Network)의 두 가지 형태로 분류 광역 네트워크 통신 회선들은 특정 통신 프로세서(communication processor)들에 의해 조정됨 프로세서는 여러 노드간의 정보 전송뿐만 아니라 노드들이 통신하는데 필요한 인터페이스를 정의하게 됨

분산 처리 시스템 형태 네트워크의 구성 예

분산 처리 시스템 형태 현재 멀티미디어 정보통신을 위한 비동기식 전송모드(ATM : Asynchronous Transfer Mode) 네트워크의 실용화를 통해 원격지 간의 화상회의 및 원격 강의 시스템을 구현하게 됨

분산 처리 시스템 형태 근거리 네트워크 한 빌딩 또는 몇 개의 인접된 빌딩과 같은 비교적 가까운 지역에 적용 컴퓨터 네트워크보다 속도가 빠르고, 오류 발생률이 낮다. 근거리 네트워크 구성 예

분산 시스템 구조 분산 시스템의 운영체제 네트워크 운영체제 네트워크 운영체제(NOS : Network Operating System) 분산 운영체제(DOS : Distributed Operating System)로 구분 네트워크 운영체제 각 노드는 다른 노드와는 무관한 독자적인 운영체제 지님 필요한 경우만 네트워크를 통해 다른 노드와 통신 네트워크의 사용은 각 노드에서 실행되고 있는 사용자 프로그램에 의해서 제어 원격 로그인 원격 파일 전송

분산 시스템 구조 네트워크 운영체제

분산 시스템 구조 분산 운영체제 네트워크로 연결된 각 노드들의 독자적인 운영 체제가 배제되고, 분산된 시스템 내에 하나의 운영체제가 존재함 네트워크 운영체제보다 훨씬 많은 노력이 요구됨 통신기능은 운영체제 내에 존재하므로 시스템 내의 자원들을 광역적으로 봄 네트워크 운영체제는 기존의 운영체제 위에 통신 기능을 추가한 것 이라면, 분산 운영체제는 통신기능을 미리 염두에 두고 운영체제를 설계한 것이라 할 수 있음

분산 시스템 구조 분산 운영체제

분산 시스템 구조 분산 운영체제 자료 이주 연산 이주 프로세스 이주 한 사이트에서 다른 사이트로 데이터를 전송 전체 파일을 전송하거나 파일의 실제 필요한 부분만 전송 연산 이주 연산을 전송 자료를 전송하는 시간이 원격 명령을 실행하는 시간보다 길다면, 원격 명령을 사용함 프로세스 이주 전체 프로세스 또는 그것의 부분들이 다른 사이트에서 실행 부하 균등화: 어떤 프로세스가 과다한 작업부하 걸려 있을 때 연산 속도 향상: 어떤 프로세스가 다른 사이트에서 병행처리 가능 시 하드웨어 우선권: 어떤 프로세스는 어떤 특정 프로세서에서 수행되는 것이 더 적합할 때

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 클라우드 컴퓨팅이란 인터넷 상의 유틸리티 데이터 서버에 프로그램을 두고 그때그때 컴퓨터나 휴대폰 등에 불러와서 사용하는 웹 기반 소프트웨어 서비스 한 장소에서의 응용, 네트워킹, 데이터베이스, OS, 인프라구조와 같은 자원의 조합 특징 사용의 용이성, 접근성, 다중 역할(multi tenancy), 사용자 수준에서 보안과 유연성임

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 클라우드 컴퓨팅 대 현재 모델 인터넷 기반 클라이언트/서버 구조 클라우드 컴퓨팅 인터넷 기반 클라이언트/서버 구조와 클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 그리드 컴퓨팅 - 복잡한 계산을 쉽게 할 수 있는 슈퍼컴퓨터의 용량을 갖는 가상 컴퓨팅이며 복잡한 연구, 과학 및 비즈니스 관련 문제에 사용 - 하나의 문제가 많은 컴퓨터로 처리되어 신속하고 효율적으로 해결됨 유틸리티 컴퓨팅 - 고객은 개인 서비스 제공자에 의해 설계된 유틸리티 컴퓨팅 시스템을 사용 함 클라 우드 컴퓨팅은 유틸리티 컴퓨팅에 비해 응용과 사용에서 훨씬 광범위함 클라우드 컴퓨팅의 종류 데이터센터를 어디에 두느냐에 따라 ‘개인 클라우드’, ‘공공 클라우드’, ‘혼합형 클라우드’로 구분

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 클라우드 컴퓨팅의 종류 클라우드 컴퓨팅의 종류

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 클라우드 컴퓨팅의 종류 개인 클라우드 컴퓨팅 기업 내에 클라우드 데이터 센터를 운영하면서 내부 사원들이 개인 컴퓨터로 클라우드 데이터 센터의 자원을 사용하도록 하는 개념 예 VM Ware, Microsoft, Eucalyptus 등 공공 클라우드 컴퓨팅 클라우드 서비스 제공자는 사용자에게 상업적인 엔티티로 클라우드 인프라를 제공함 예 Amazon Elastic compute cloud, Google app engine, IBM Blue cloud, Sun cloud, Windows Azure 등 혼합형 클라우드 컴퓨팅 개인과 공공 클라우드 컴퓨팅의 기능이 조합된 것

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 클라우드 컴퓨팅의 장점 인증 및 보안 응용 프로그램만이 호스트 회사가 클라우드에 포함될 경우 여러 인터넷 보안 위협을 피할 수 있음 너무 많은 장비나 컴퓨터 관련 하드웨어를 피할 수 있음 전력 소비가 절약됨 많은 오픈소스 클라우드가 존재함 클라우드 컴퓨팅의 단점 취약한 정보가 해킹이나 유출되는 경우, 개인, 조직 또는 국가에 큰 위험을 일으킬 수 있음 자연 재해와 외부 공격을 막지 못할 경우 그 피해가 막대 인터넷이 작동이 안 된다거나 네트워크 연결이 느려진다면 온라인 작업이 불가능해질 수 있음