운영체제 분산 시스템

운영체제 분산 시스템

네트워크 운영체제(NOS, Network Operation System)

Client/Server 모델 : 서버에서 전역 자원을 관리하는데 중규모 이상의 LAN에 적합

Peer-to-peer 모델 : 각 컴퓨터가 서버이면서 클라이언트로 소규모 LAN에 적합

분산 운영 체제의 주요 특징

자료 이동(Data Migration)

사이트 A에 있는 사용자가 사이트 B에 있는 파일 등의 자료에 접근하려 할 때 시스템이 자료를 이동하는 방법에는 파일 전체를 이동하는 방식, 실제 필요한 파일 일부를 이동하는 방식 두 가지가 있음

연산 이동(Computation Migration)

원격 프로시저 호출(RPC, Remote Procedure Call) : 프로세스가 원격 사이트에 프로시저를 통지하고 이 프로시저는 실행 후 결과 반환

메시지 전송 : 프로세스가 원격 사이트에 작업 메시지를 보내면 원격 사이트에서는 해당 업무를 위한 프로세스를 생성하고 결과를 메시지 시스템으로 반환

프로세스 이동(Process Migration)

부하 균등화(Load balancing) : 부하를 균등하게 하도록 프로세스 분산

연산 속도 향상(Computation Speedup) : 프로세스가 동시에 다른 사이트에서 수행될 수 있는 부분 프로세스들로 분리될 수 있다면 전체 반환 시간 축소

하드웨어 선호성(Hardware preference) : 특정 프로세스는 특정 프로세서에 의해 수행되는 것이 적합

소프트웨어 선호성(Software preference) : 특정 프로세스는 특정 사이트의 소프트웨어에 의해 수행하는 것이 적합

데이터 접근(Data Access) : 데이터의 양이 많은 경우 데이터의 이주보다 프로세스의 이주가 바람직

분산 시스템에서의 운영체제 기술

사건 순서화(Event Ordering) : 중앙 집중형 시스템에서는 하나의 공유 메모리와 클럭을 사용하므로 두 가지 사건이 발생해도 그 순서를 결정하는 것이 가능하지만 분산 시스템에서는 공유 메모리와 공유 클럭이 없으므로 사건의 순서 예측이 어려움.

사건의 전후 관계(Happened-before Relation) : 분산 시스템에서 사건의 부분적인 순서만을 정의. 전체 사건의 순서를 결정하는 것은 전후 관계를 일관성 있는 전체 순서화로 확장하는 분산 알고리즘을 사용

상호 배제(Mutual Exclusion) : 분산 환경에서의 상호배제 구현

중앙 집중형 접근(Centralized Approach)

• 시스템 내의 프로세스 중 하나가 임계구역의 출입구를 관리하는 조정자 역할을 수행
• 상호 배제 보장. 조정자의 스케줄링 알고리즘이 공정(FCFS)하면 기아 상태 미발생 보장. 조정 프로세스의 고장 시 새로운 프로세스가 대신하게 됨

완전 분산형 접근(Fully Distributed Approach)

• 사건 순서화 정책에 기반을 둔 알고리즘으로 임계구역에 대한 모든 요청을 전역 순서화하고 FCFS 순서로 프로세스를 처리
• 상호 배제 보장. 교착 상태 미발생 보장. 타임스탬프 순서로 스케줄링 되므로 기아 상태 미발생 보장

토큰 패싱 접근(Token-Passing Approach)

• 시스템 내의 프로세스 간에 토큰을 순환시키고 유일하게 존재하는 토큰을 소유한 프로세스만이 임계구역에 들어가게 하는 방법
• 토큰(Token)은 시스템에서 전달되는 일종의 특정한 메시지 형태로 임의의 프로세스가 토큰을 받으면 그 토큰을 보유하고 해당 임계 영역에 진입할 수 있으며 그 프로세스가 임계 구역을 나오면 토큰을 다시 전송함

분산 파일 시스템(Distributed File System)

네이밍(Naming) 구조

네이밍 : 논리적인 객체들과 물리적인 객체 간 사상

사용자 : 파일의 이름에 의해서 표현되는 논리적인 자료 객체를 사용

시스템 : 디스크에 저장된 물리적인 자료 블록을 조작

네이밍 구조 : 네이밍 사상에 관한 두 가지 중요 개념

기능

위치 투명성(Location Transparency) : 파일의 이름에 그 파일의 물리적 기억장소에 대한 정보를 나타내지 않음

위치 독립성(Location Independency) : 파일의 물리적 기억장치의 위치가 변경되어도 파일 이름을 변경할 필요 없음

네이밍 기법(Naming Schemes)

• 파일의 이름을 호스트 이름(Host Name)과 지역 이름(Local Name)의 조합으로 구성하는 방법
• 원격 디렉터리들을 지역 디렉터리에 붙일 수 있게 하는 방법
• 구성 파일 시스템들을 전체적으로 통합하는 방법

파일 중복(File Replication)

• 여러 기계에 파일을 중복시키는 것은 접근 요청에 대해 가장 가까운 복사본을 선택하여 사용할 수 있으므로 전체 시스템의 가용성을 증가시키고 성능을 향상 시킬 수 있음
• 파일 중복 문제점 : 복사본의 갱신(사용자의 관점에서 복사본들은 동일한 논리적인 존재이므로 임의 복사본에 대한 갱신은 다른 모든 복사본에 반영되어야 함)
• 일관성 유지 방법 : 일관성 유지를 위해 프로세스의 무한정 대기 상태를 초래하는 방법
• 일관성 무시 방법 : 프로세스 수행을 보장하기 위해 일관성 파괴로 인한 오류를 감수하는 방법

캐싱 기법(Basic Caching Scheme)

• 어떤 접근 요구를 충족하는 자료가 캐시되어 있지 않으면 이 자료의 복사본을 서버로부터 클라이언트 시스템으로 이동시키고 접근은 캐시 된 복사본상에서 행해짐
• 동일한 정보에 대한 반복된 접근은 부가적인 네트워크 접근 없이 지역적으로 처리될 수 있음