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서버 효용도에 따른 클라우드 네트워크 자원관리전략

Title
서버 효용도에 따른 클라우드 네트워크 자원관리전략
Authors
송수인
Issue Date
2013
Department/Major
대학원 전자공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
박형곤
Abstract
급변하는 IT기술과 더불어 스마트폰, 태블릿 PC등이 확산되었고 이에 따라 웹, 이메일 및 문서등과 같은 일반 파일, 대용량 파일 뿐만 아니라 실시간으로 영화, 드라마 및 운동 경기 중계를 보고 화상 영상을 주고 받는 등의 멀티미디어 스트리밍 데이터에 대한 사용자들의 요구가 기하 급수적으로 증가하고 있다. 이 때문에 최근 해당 데이터 서비스 사업자들이 이러한 많은 양의 데이터를 사용자들에게 제공할 수 있는 IT자원을 확보하는 것에 대한 고민이 많다. 이 고민을 해소할 수 있는 대안으로 많은 양의 IT자원을 효율적으로 사용할 수 있는 클라우드 컴퓨팅이 주목을 받고 있다. 데이터 서비스 사업자들은 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 가상화 기술로 IT자원을 통합하여 클라우드 네트워크를 구성하여 이를 통해 사용자들에게 인터넷을 통한 다양한 데이터 서비스를 제공할 수 있으며 급증하는 데이터의 수요와 공급에 효과적으로 대처할 수 있다. 따라서 앞으로 가속화 될 빅데이터(Big data) 시대에서 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용하여 데이터 서비스를 효과적으로 공급하고 소비할 수 있는 네트워크 환경을 구축하고 이를 효율적으로 관리하는 것은 매우 중요한 문제이다. 클라우드는 다량의 서버로 대용량의 저장공간을 형성하고 다수의 복제본을 생성하기 때문에 시스템의 확장성과 안정성이 뛰어나다는 장점이 있다. 하지만 최근 데이터의 폭발적인 증가 추세를 볼 때 클라우드 네트워크를 통한 데이터 제공 서비스도 사용자 폭증으로 인한 서비스 지연과 클라우드 서버 과부하가 발생할 위험성도 커진다. 따라서 클라우드 네트워크 자원을 효율적으로 관리하는 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 폭증하는 데이터의 전송을 효과적으로 수행하며 서버의 과부하를 방지할 수 있는 클라우드 네트워크 자원의 효율적인 관리방법으로 ‘서버 효용도에 따른 클라우드 네트워크 자원관리전략’을 제안한다. 본 논문에서 고려하는 클라우드 네트워크는 다수의 서버들로 구성되어있고 각각의 서버들은 필요한 데이터 요청과 응답에 대해 중앙관리서버의 지시에 의존하는 것이 아닌 자체적인 의사 결정을 통해 서비스를 제공하는 방식이다. 이때 각 서버들은 자신의 서버 효용도를 도입하여 이를 최대화하는 방향으로 스스로 자신의 행동을 결정한다. 서버의 효용도를 계산하는데 고려하는 요소는 서버 자신이 처리해야 할 데이터의 중요도, 다른 서버들의 기여도 그리고 자신의 CPU 구동률이다. 각 서버는 자신의 효용을 최대화함으로써 결과적으로 영상과 음성 등의 멀티미디어 스트리밍과 같이 지연에 민감하여 중요도가 높은 데이터를 그렇지 않은 데이터보다 빠르게 전송하는 것을 확인할 수 있었고, 데이터 요청으로 인한 서버들의 과부하를 방지하고 CPU 구동률을 최적 구간에서 유지시키는 효과를 얻을 수 있다.;As the number of emerging mobile devices has been recently exploding and a variety of key applications such as multimedia streaming, online games, video conferences, etc. have been serviced, the amount of data correspondingly in-creases. As a result, the one of key features for content providers and managers should consider is how to efficiently store and deliver data. A promising framework is on a cloud network that consists of multiple server nodes and can support numerous users. Since different types of data are serviced by content providers in a cloud network, it is very important issue to configure and manage the network. In cloud networks, multiple servers create several replica of content and exchange them in order for efficient support of users’ service requests. Depending on the service types or data types, certain data set should be serviced immediately (e.g., multimedia streaming data packets) while data such as email do not such intense requirements. In the environment of potential increase of service delay and the overload of servers, smart and efficient management of the cloud network is imperative. In this paper, the utility-based resource management strategy in cloud network is proposed for efficient management of cloud networks. The proposed approach can deliver different types of data more efficiently and can prevent the servers from enormous overloads. We define a utility function that can capture the data priority, each server’s contribution, and server overloads. In particular, each server can decide its own action whether transmit the data or not without depending on the directions of central entity. In this process, the utility function is used as a measure of decision criteria, which explicitly considers different data priority. The utility function also considers contribution from other associated servers and the level of CPU utilizations. Each server tries to achieve the maximum utility, which eventually leads to faster delivery of higher priority data and keeps the CPU utilization in a prede-termined optimal operating region. We actually implement the utility function and deploy the resource reciprocation strategy in a cloud network. We finally confirm the efficient data delivery with optimal CPU utilization.
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