분산 운영체제의 개요, 분산 파일 시스템, 분산 메모리, 원격 프로시저 호출

1. 분산 운영체제의 개요

분산 시스템 : 크기나 성능이 다를 수 있는 여러 대의 컴퓨터가 네트워크로 연결되어 이루어진 시스템 

 

장점:

- 자원 공유

- 성능 향상

- 신뢰성 향상

- 통신의 편리성 

 

 

 

자원 공유

- 각 컴퓨터의 자원을 네트워크로 연결된 컴퓨터가 공유

- 예: 프린터 공유, 1000대 컴퓨터의 각 256GB 저장장치 등 

 

 

 

성능 향상

- 여러 대의 프로세서에 작업을 분할하여 병렬적으로 동시 수행

- 많은 클라이언트가 동시에 작업을 요청할 때 복수의 서버가 처리 

 

 

신뢰성 향상

- 한 대가 고장나더라도 다른 컴퓨터가 작업을 계속 수행

- 하드웨어나 데이터의 중복을 통한 해결 가능 

 

 

통신의 편리성

- 단일 시스템 내부에서 동작하는 서비스와 같은 서비스 제공

- 예: A 위치의 파일을 B 위치로 복사 

 

 

분산시스템의 네트워크 구성

- 네트워크 연결 방법 : 완전 연결, 부분 연결 

 

분산 시스템 구축시 고려사항

- 망 구축비용: 사이트들을 물리적으로 연결하는 비용

- 통신비용: 메시지를 보내는 데 필요한 비용

- 신뢰성: 링크나 사이트 고장시 정상적 동작 가능 정도 

 

 

 

부분연결 네트워크의 구성 형태 

 

 

 

 

근거리 통신망(LAN) 

- 빠른 속도

- 좁은 담당 면적

- 적은 비용

- 낮은 혼잡, 작은 지연 

 

 

원거리 통신망(WAN)

- 느린 속도

- 넓은 담당 면적

- 많은 비용

- 높은 혼잡, 큰 지연 

 

 

분산 운영체제

- 분산 시스템을 관리하기 위한 운영체제

- 투명성 제공: 로컬 자원과 원격 자원의 구분을 없애줌, 원격 자원 접근에 필요한 일들을 분산 운영체제가 대신 해 줌 

- 분산 운영체제에 적용할 수 있는 방법 

  -> 데이터 이주, 계산 이주, 프로세스 이주 

 

 

 

데이터 이주

- 원격 데이터를 로컬로 전송해 와서 사용하는 방식 

 

계산 이주

- 계산을 원격지에서 처리하고 결과를 전송받는 방식

- 원격 프로시저 호출 RPC 이용 

 

프로세스 이주

- 프로세스 자체를 원격지로 이주

- 작업량 분산, 목적에 부합한 곳에서 프로세스 실행시켜 성능 향상 

 

 

 

2. 분산 파일 시스템 

 

분산파일 시스템: Distributed File System(DFS) 

- 클라이언트가 원격 파일을 로컬 파일처럼 사용할 수 있게 해 줌 

 

DFS의 네이밍 방식

- 호스트 이름과 로컬 이름을 조합 (host: local name)

- 원격 디렉터리를 로컬 디렉터리에 마운트 (mount -t nfs 10.10.10.10:/backups /var/backups)

 

 

원격 파일에 대한 요청 처리 

- RPC를 통해 구현

-> 네트워크 사용량이 많아지면 효율성 문제 

 

 

캐시를 이용한 분산 파일 시스템 

 

 

전체 시스템의 성능을 높임

고려할 문제: 캐시 교체 정책, 캐시 일관성 문제 

 

 

 

3. 분산 메모리 

원격 시스템의 메모리를 효율적으로 접근할 수 있게 함 

 

널리 사용되는 두 가지 모델

- 원껴 메모리, 분산 공유 메모리 

 

 

원격 메모리

- API를 이용 

- 예:<(net#, host#, port#), block, offset>

 

 

 

 

분산 공유 메모리(DSM: Distributed Shared Memory)

- 물리적으로 분리도니 메모리를 하나의 주소공간을 통해 접근할 수 있게 해줌 

 

장점: 

- 노드 개수가 늘어나도 잘 확장됨

- 실제로 메모리를 공유하기 위해 해야 할 일들을 프로그래머가 신경 쓸 필요 없음

- 복잡하고 큰 데이터 처리에 유리

- 멀티프로세서 시스템에 비해 저렴 

- 큰 가상 메모리 공간 제공 

 

단점:

- 분산되지 않은 공유 메모리에 비해 접근속도 느림

- 공유 메모리에 동시에 둘 이상이 접근할 때 보호 메커니즘 필요

- 성능이 떨어질 수 있음

- 프로그래머가 분산 공유 메모리를 직접 제어하는 것이 쉽지 않음 

 

 

 

 

NUMA: Non-Uniform Memory Access

- 각 프로세스가 로컬 메모리를 갖는 분산 공유 메모리 

 

 

 

 

 

 

 

4. 원격 프로시저 호출 

Remote Rrocedure Call (RPC) 

 

프로세스가 네트워크로 연결된 다른 컴퓨터에 있는 프로시저를 실행시키는 것

마치 다른 컴퓨터에 있는 것처럼 이용할 수 있게 함 

 

 

원격 프로시저 호출의 동작 

- 클라이언트는 같은 주소 공간에 있는 프로시저(스텁 루틴)를 호출

- 스텁 루틴은 매개변수나 결과를 메시지로 만든 후 네트워크를 통해 전달 

 

=> 단순 로컬에서 호출하는 것처럼 하지만 네트워크 상에선 원격 

=> 사용자 입장에서는 로컬인지 원격인지 모르도록 

 

 

고려사항

- 이상적으로는 RPC 사용과 로컬 프로시저 사용이 구별되지 않아야 함

- 서로 다른 주소공간에 속하기 때문에 메모리 주소를 리턴하는 참조 호출은 의미 없음

- RPC 수신자는 호출이 생성된 곳과 유사한 환경에서 실행해야 함(e.g. 전역 변수가 있으면 그것도 가져와야 함)