KR100368108B1

KR100368108B1 - 부하 분산기

Info

Publication number: KR100368108B1
Application number: KR10-2000-0040187A
Authority: KR
Inventors: 김용필
Original assignee: (주) 멀티웨이브
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: KR20020006778A

Abstract

본 발명은 복수개의 서버에 연결되어, 사용자의 요청을 상기 복수개의 서버에 적절하게 분배하기 위한 부하 분산기에 관한 것으로서, 특히 각 서버들에 대한 요청을 탐지하여 일정 수준을 넘는 경우 이를 관리자에게 통보할 수 있는 기능을 구비한 부하 분산기와, 시스템의 각종 제어를 리모콘을 통해 행할 수 있는 기능을 구비한 부하 분산기에 관한 것이다.

Description

부하 분산기{Load balancer}

본 발명은 복수의 서버에 대한 사용자의 요청을 적절히 분배하기 위한 부하 분산기(Load Balancer)에 관한 것으로서, 특히 서버에 대한 사용자의 요청이 일정 수준을 넘는 경우 이를 탐지하여 관리자에게 통보할 수 있는 경보 기능이 구비된 부하 분산기와 부하 분산기의 각종 시스템 설정을 리모콘으로 간편하게 제어할 수 있는 부하 분산기에 관한 것이다.

인터넷의 급속한 보급과 더불어 웹 서버도 하나 이상을 두는 경우가 점차 많아지고 있다. 이러한 복수개의 서버는 동일한 내용이 저장(mirroring)되어 있는 별개의 저장장치(예컨대 하드 디스크)를 각각 구비하는 것이 보통이다. 그러나, 이들 복수개의 서버들은 각각 별개의 IP 어드레스를 가지고 있어서 클라이언트측에서 볼 때에 도메인 이름만 입력하면 물리적으로 별개인 IP 어드레스를 가진 이들 복수개의 서버 중 어느 하나에 연결되도록 해야 한다. 이 때, 복수개의 서버 중 어느 서버와 클라이언트를 연결시킬 것인가가 부하 조절의 문제이며, 이렇게 클라이언트와 복수개의 서버 사이에서 적절한 알고리듬에 따라 부하를 조절하는 장치를 부하 분산기(Load Balancer)라고 한다. 즉, TCP/IP를 기반으로 하는 네트워크 환경에서 클라이언트의 서비스 요청(request)을 적절하게 각 서버 노드(Node)로 골고루 분배하거나 서비스의 중단 없이 서버의 증설이나 교체가 가능하도록 하는 장치로서, 최근 급증하는 인터넷 접속자 요청을 효율적으로 분산처리할 수 있도록 할 뿐만 아니라 각 서비스를 수행중인 서버들을 하나의 접속점(IP address)으로 통일함으로써 서비스 증설이나 교체에 따른 도메인 네임(Domain Name) 및 IP 어드레스를 추가/변경할 필요 없이 각 서버의 부하 상태나 처리능력에 따라 동적으로 패킷을 분배하고 서버의 이상을 감지하여 이상이 발생한 서버로 전달되는 패킷을 자동으로 재분배함으로써 중단없는 서비스를 제공할 수 있는 장치이다.

부하 분산기는 일반적으로 다음과 같은 알고리듬을 이용한다.

1) 라운드-로빈(round-robin) 방식

사용자의 서비스 요청을 순차적으로 서로 다른 서버에 전달하는 방식으로,실제 서버로의 접속수나 반응시간 등은 고려하지 않는다. 종래의 라운드 로빈 기능을 수행하는 도메인 네이밍 장치에서는 단일 도메인을 서로 다른 IP 주소로 해석을 하지만, 분산 스케줄링이 호스트 기반이므로 기존의 도메인 캐싱 때문에 해당 패킷을 효율적으로 분산하기 곤란하여 실제 서버 사이에 동적인 부하 불균형이 심해질 수 있어서 해당 서버가 일시 정지된 상태에서도 계속 분배되므로 사용자는 서비스 중단을 경험하게 된다.

2) 가중치 기반 라운드-로빈(weighted round-robin) 방식

실제 서버에 서로 다른 처리 용량을 지정할 수 있는 방식으로서, 각 서버에 가중치를 부여하여 처리 용량을 분배한다. 예를 들어 실제 서버가 A, B, C이고 각각의 가중치가 4,3,2일 경우 패킷 분배 순서는 ABCABCAB가 된다. 가중치가 있는 라운드 로빈 분산 방식을 사용하면 실제 서버에서 네트워크 접속수를 셀 필요가 없으므로 동적 스케줄링 알고리듬보다 스케줄링하는데 걸리는 부하가 적고 따라서 더 많은 실제 서버를 접속할 수 있다. 그러나 요청에 대한 부하가 많을 경우 실제 서버 사이에 동적인 부하 불균형 상태가 생길 수 있다.

3) 최소 접속(least connection) 분산 방식

가상 접속이 적은 서버로 사용자의 서비스 요청을 전달하는 방식이다. 이 방식은 각 서버에서 동적으로 실제 접속한 숫자를 카운트하기 때문에 동적인 스케줄링 알고리듬 중의 하나이다. 이 방식에서는 비슷한 성능의 서버로 구성된 경우, 사용자의 요청이 특정한 서버로만 집중되지 않기 때문에 접속수가 아주 많은 경우에도 아주 효과적으로 분산을 한다. 그러나, 각 서버의 처리 용량이 다른 경우에는처리용량이 적은 서버에 상대적으로 부하가 많이 걸리므로 부하분산이 효율적으로 되지 못할 수가 있다.

4) 가중치 기반 최소 접속(weighted least connection) 분산 방식

최소 접속 스케줄링의 한 방식으로서 각각의 실제 서버에 성능 가중치를 부여할 수 있으며 가중치가 높은 서버에서 더 많은 요청을 받을 수 있고 각 서버에 접속되는 접속자수의 비율은 각 서버에 설정한 가중치값에 비례하여 접속자가 분배하게 되므로 서버 처리 용량이 다른 환경에 효율적으로 분산시킬 수 있는 방식이다. 이러한 방식에 더불어, 최근에는 시스템 제조업체측이 자체 장비에 적합하도록 개발한 소정의 알고리듬을 결합시킨 여러 형태의 부하 분산기가 제공되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 부하 분산기는 대부분 서버의 플랫폼에 종속적이며 또한 서버의 운영체제(OS)에 의존적이어서 범용성에서 특히 문제로 지적되어 왔다.

또한, 종래의 부하 분산기는 시스템 설정, 유지 관리 등에 있어서 조작이 어렵고 지나치게 전문적이어서 전문적인 네트워크 관리자를 두기 힘든 소규모의 기업 등에서는 시스템 설치, 유지 운용 관리에서 많은 어려움이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서버의 플랫폼 및 OS에 종속되지 않고 독립적으로 동작할 수 있어 범용성이 향상된 부하 분산기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시스템의 유지 관리가 용이한 부하 분산기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시스템에 과부하가 발생한 경우 이를 알람으로 통지할 수 있는 기능을 구비한 부하 분산기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시스템 제어를 리모콘으로 간편하게 행할 수 있는 부하 분산기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 부하 분산기의 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 부하 분산기의 소프트웨어적인 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 부하 분산기의 또 다른 실시예의 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 부하 분산기의 또 다른 실시예의 구성도이다.

<도면 주요 부호에 대한 설명>

1.. 중앙 처리 장치, 2.. 메모리,

3.. 호스트 인터페이스, 4.. 랜 인터페이스,

5.. ISA IDE 컨트롤러, 6.. IDE FDISK.

본 발명은 중앙 처리 장치(CPU); 메모리부; 시스템 버스에 접속되어 PCI 및 상기 메모리부를 제어하는 호스트 인터페이스; PCI 버스에 접속된 랜(LAN) 인터페이스; ISA 및 IDE 컨트롤러; 상기 ISA 및 IDE 컨트롤러에 연결된 플래쉬 메모리 기억장치; 및 외부와의 데이터 송수신을 위한 RS232C 포트를 구비하는 부하 분산기인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부하 분산기에 있어서, 복수개의 서버에 각각 접속되어 각 서버의 현재 접속수를 소정 주기마다 판단하여 소정의 임계치를 넘었는가를 판단하여 소정의 임계치를 넘는 경우 신호를 알람 표시부로 전송하는 부하 판단부; 및 상기 부하 판단부의 신호를 입력받아 경보를 표시하는 알람 표시부를 더 구비하며, 상기 알람 표시부는 외부에 경보를 시각적으로 나타내기 위한 액정 디스플레이부 및 경광등부; 외부에 경보를 청각적으로 나타내기 위한 알람경보 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기인 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부하 분산기에 있어서, 상기 부하 판단부는 접속된 각 서버에 있어서 소정의 단계를 두어 서로 다른 임계치를 부여하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기인 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부하 분산기에 있어서, 상기 알람 표시부는 이동통신 단말기로 경보 상황에 대한 문자 메시지를 발송하기 위한 DTMF 발생부; 경보 상황에 대한 메시지와 상기 메시지를 수신할 이동통신 단말기의 번호와 이메일 수신자의 주소를 저장하는 메모리부; 및 인터넷을 통해 상기 이메일 수신자의 주소로 경보 상황에 대한 문자 메시지를 발송하기 위한 인터넷 접속 인터페이스 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기인 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부하 분산기에 있어서, 리모콘으로부터 적외선 펄스를 감지하는 적외선 수광 센서부; 상기 중앙 처리 장치로부터 외부 표시 데이터를 전달받아 상기 부하 분산기의 각종 상태를 외부에 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 더 구비하며, 상기 적외선 수광 센서부는 감지된 적외선 펄스를 상기 중앙 처리 장치로 전달하고, 상기 중앙 처리 장치에서 적외선 펄스값을 판독하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 부하 분산기의 구성을 나타낸 블록도로서, 점선으로 나타낸 부분은 필요에 따라 선택적으로 부가할 수 있음을 나타낸 것이다.

우선, 중앙 처리 장치(CPU)(1)는 시스템 버스에 연결되어 시스템 전반의 기본적인 제어를 처리한다. 리얼타임 클럭(RTC)(10)은 중앙 처리 장치(1) 및 캐쉬 메모리(11)와 연결되어 있다.

메모리(2)와 호스트 인터페이스(3) 및 캐쉬 메모리(11)는 시스템 버스에 각각 접속되어 있다.

호스트 인터페이스(3)는 PCI, 메모리, 캐쉬 메모리를 제어하는 컨트롤러이다. 호스트 인터페이스(3)는 또한 PCI 버스와 접속되어 있다.

PCI 버스에는 LAN 1 및 LAN 2 인터페이스(4)와 ISA 및 IDE 컨트롤러(5)가 접속되어 있으며, ISA 및 IDE 컨트롤러(5)에는 IDE 플래쉬 디스크(IDE FDISK)(6)가 연결되어 있다. ISA 및 IDE 컨트롤러(5)에는 또한 플래쉬 디스크(7), RS232C 인터페이스(8) 및 BIOS(9)가 연결되어 있다.

플래쉬 디스크(7)는 플래쉬 메모리라고도 하며, 종래의 부하 분산기의 저장 장치로 사용되는 하드 디스크 대신 사용하는 것이다. 이렇게 플래쉬 디스크(7)를 사용함으로써 장치의 소형화를 기할 수 있으며, 시스템에 이상이 발생한 경우에도 하드 디스크의 경우에 비해 에러가 발생할 확률이 대폭적으로 감소된다.

이러한 하드웨어 구성을 가진 본 발명에 의한 부하 분산기의 소프트웨어적인 구성을 도 2의 블록도로 나타내었다.

도 2에 도시한 바와 같이, 부하 분산기의 소프트웨어적인 구성은 TCP/IP 모듈(12), NAT 모듈(13), IP 캡슐화(encapsulation) 모듈(14), 버츄얼 서비스 모듈(15), 부하 분산 기능 모듈(16), 패킷 모니터 모듈(17), HTTP 사용자 인터페이스 모듈(18), 시스템 커널(19), 시스템 유틸리티 모듈(20) 및 IP 라우팅 모듈(21)로 구성된다.

본 발명에서는 상기 시스템 커널(19)에 공개 운영체제인 리눅스(Linux)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 네트워크 기능이 뛰어나며 호환성, 이식성 및 경제성면에서 장점을 가지고 있는 리눅스를 사용함으로써 종래의 구성에 비하여 가격이 저렴하고 서버의 플랫폼과 독립적으로 동작하여 서버의 운영체제에 종속되지 않는 범용성을 가질 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 부하 분산기의 또 다른 실시예의 구성을 나타낸 것으로서, 도 1 및 도 2의 부하 분산기에 알람 기능이 구비된 것을 특징으로 한다.

부하 분산기는 상술한 바와 같이, 복수의 서버의 부하를 분산시키는 장치로서, 연결되어 있는 각 서버의 상태를 주기적으로 체크하여 서비스가 중단된 서버 또는 과부하가 걸린 서버로 가는 패킷을 활동중인 서버 또는 부하가 적게 걸린 서버로 패킷을 재분배시키는 장치이다. 그러나, 서버 관리자가 여러 대의 서버를 관리하거나 관리자가 원격지에 있을 경우에는 실시간으로 서버의 관리나 현재 상태를 확인하기가 곤란한 점에 착안하여 여러 가지 알람 신호로 서버나 네트워크 부하 상태를 관리자에게 알려주는 기능이 요망된다. 도 3의 부하 분산기는 이러한 점을 감안한 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 부하 분산기에 부하 판단부(22) 및 알람 표시부(23)를 구비한 것이다.

부하 판단부(22)는 분산되어 있는 각 서버의 현재 접속수를 소정 주기마다 판단하여 소정의 임계치를 넘었는가를 판단한다. 소정의 임계치를 넘는 경우에는 알람 표시부(23)로 신호를 보내 알람을 구동시키도록 한다.

부하 판단부(22)가 각 서버의 접속수가 소정의 임계치를 넘었는가를 판단하는 것은 소정의 단계로 나누어서 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 최대 접속 가능 사용자수의 60%(minor level), 80%(medium level) 및 90%(critical level)로 단계를 나누어서 서로 다른 알람 신호를 주도록 하는 것이 바람직하다.

과부하 여부는 예컨대 다음과 같이 판단한다.

즉, 분산 서버수를 N이라 하고, 서버당 최대 접속 가능 사용자수를 M이라 할 때, 분산된 서버가 현재의 접속수를 처리하는 데 60% 수준을 넘어설 때(minor level)의 알람 작동은 N×M×0.6에 의하여 결정된다.

이와 마찬가지로, 80% 수준을 넘어설 때(medium level)의 알람작동은 N×M×0.8에 의하여 결정된다. 또한, 90% 수준을 넘어설 때(critical level)의 알람작동은 N×M×0.9에 의하여 결정된다.

알람 표시부(23)는 액정 디스플레이부(24), 경광등부(25) 및 알람경보발생부(26)에 연결되어 각 레벨에 따른 메시지를 표시하도록 한다. 이와 함께, 알람 표시부(23)는 관리자가 원격지에 있는 경우를 대비해서, 이동통신용 단말기나 이메일로 메시지를 표현하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 이동통신용 단말기로 전화를 걸어서 메시지를 송신하기 위한 DTMF 발생부(27)와 전화번호와 해당 상황에 대한 메시지를 저장하기 위한 메모리부(28)를 더 구비하여야 한다. 또한, 이메일로 메시지를 전달하기 위해서는 인터넷에 접속하기 위한 인터페이스 장치(29)도 구비하여야 한다.

이러한 방식에 의하여, 각 서버에 접속되는 접속수가 소정 레벨에 도달한 경우, 1차적으로 액정 디스플레이부(24), 경광등부(25) 및 알람경보발생부(26)를 통해 시각 및 청각적으로 알람을 통지하는 동시에, 2차적으로는 관리자의 이동통신 단말기로 상황을 문자메시지로 통보하는 동시에 이메일로 통보하도록 함으로써 시스템의 관리에 만전을 기할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명에 의한 부하 분산기의 또 다른 실시예의 구성을 나타낸 것으로서, 도 1 내지 도 3의 부하 분산기에 리모콘 기능이 구비된 것을 특징으로 한다.

종래의 부하 분산기는 가상 네트워크 주소나 부하 분산 방식의 설정, 서버와 서비스의 추가 및 삭제, 현재의 부하 상태나 동작 상태를 모니터하는 방법 등에 관한 시스템 설정을 하기 위해서는, 관리자용 컴퓨터에 별도의 설정 프로그램을 설치하고 또한 네트워크나 별도의 통신 포트를 통해 부하 분산기에 억세스해야 하므로, 시스템 설정이 매우 복잡하고 번거로왔다. 이러한 점을 개선하기 위하여, 본 실시예는 시스템의 상태를 외부로 디스플레이하는 디스플레이부(30)와, 리모콘에서 발사되는 적외선을 감지하는 적외선 수광 센서부(31)를 설치하고, 이들을 중앙 처리장치(32)에 연결시킴으로써, 리모콘(33)을 통해 시스템을 간편하게 설정할 수 있게 된다.

디스플레이부(30)는 종래의 부하 분산기에 필요한 모니터 역할을 수행하는 것으로서, 장치 외부 전면에 부착되어 장치의 각종 상태를 디스플레이한다. 소형화를 위해서 액정 표시 장치(LCD)를 사용하는 것이 바람직하다.

적외선 수광 센서부(31)는 리모콘(32)의 키 패드를 통해 입력되는 키 값에 대한 펄스값을 감지하여 중앙 처리 장치(32)로 전달한다. 중앙 처리 장치(32)는 적외선 수광 센서부(31)로부터 전달되는 펄스값을 판독하여 그 결과에 따른 각종 설정을 하기 위하여 장치의 구동 프로그램으로 설정 데이터를 전송한다. 장치의 구동프로그램은 전송되는 설정 데이터를 수신하여 각종의 설정을 완료하게 된다.

이러한 방식에 의해 설정되는 시스템 변수는 다음과 같은 것들이 있다. 예컨대, 가상 IP 및 부하 분산기 IP의 추가 또는 삭제, 가상 서비스 및 리얼 서버 설정에서의 추가 또는 삭제, 기타 경보 설정, 전원 온/오프 설정 등이 있다. 이러한 부하 분산기의 모든 시스템 설정 변수를 리모콘(33)을 통해 간편하게 설정할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 서버의 플랫폼에 종속되지 않고 독립적으로 동작할 수 있어 범용성이 향상된 부하 분산기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 시스템의 유지 관리가 용이한 부하 분산기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 시스템에 과부하가 발생한 경우 이를 알람으로 통지할 수 있는 기능을 구비한 부하 분산기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 리모콘 기능을 사용함으로써 부하 분산기의 각종 시스템 설정을 간편하고 용이하게 행할 수 있다.

Claims

시스템상 버스에 연결되어 시스템 전반의 기본적인 제어를 처리하는 중앙 처리 장치(CPU);

메모리부 및 호스트 인터페이스가 연결되어 상기 중앙처리장치와의 데이터 전달을 담당하는 시스템버스;

상기 시스템버스에 연결되어 데이터를 저장하는 메모리;

상기 시스템 버스에 접속되어 PCI 및 상기 메모리부를 제어하는 호스트 인터페이스;

랜(LAN) 인터페이스, ISA 및 IDE 컨트롤러가 접속되어 상기 호스트 인터페이스와의 데이터 전달을 담당하는 PCI버스;

상기 PCI 버스에 접속된 랜(LAN) 인터페이스;

상기 PCI 버스에 접속된 ISA 및 IDE 컨트롤러;

상기 ISA 및 IDE 컨트롤러에 연결된 플래쉬 메모리 기억장치;

외부와의 데이터 송수신을 위한 RS232C 포트;

복수개의 서버에 각각 접속되어 각 서버의 현재 접속수를 소정 주기마다 판단하여 소정의 임계치를 넘었는가를 판단하여 소정의 임계치를 넘는 경우 신호를 알람 표시부로 전송하는 부하 판단부; 및

상기 부하 판단부의 신호를 입력받아 경보를 표시하는 알람 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.
제1항에 있어서,

상기 알람표시부는 외부에 경보를 시각적으로 나타내기 위하여 액정 디스플레이부 및 경광등부; 및

외부에 경보를 청각적으로 나타내기 위한 알람경보 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.
제2항에 있어서,

상기 부하 판단부는 접속된 각 서버에 있어서 소정의 단계를 두어 서로 다른 임계치를 부여하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 알람 표시부는

이동통신 단말기로 경보 상황에 대한 문자 메시지를 발송하기 위한 DTMF 발생부;

경보 상황에 대한 메시지와 상기 메시지를 수신할 이동통신 단말기의 번호와 이메일 수신자의 주소를 저장하는 메모리부; 및

인터넷을 통해 상기 이메일 수신자의 주소로 경보 상황에 대한 문자 메시지를 발송하기 위한 인터넷 접속 인터페이스 장치

를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.
제1항 내지 제3항에 있어서,

리모콘으로부터 적외선 펄스를 감지하는 적외선 수광 센서부;

상기 중앙 처리 장치로부터 외부 표시 데이터를 전달받아 상기 부하 분산기의 각종 상태를 외부에 디스플레이하기 위한 디스플레이부;

를 더 구비하며,

상기 적외선 수광 센서부는 감지된 적외선 펄스를 상기 중앙 처리 장치로 전달하고, 상기 중앙 처리 장치에서 적외선 펄스값을 판독하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.
제4항에 있어서,

리모콘으로부터 적외선 펄스를 감지하는 적외선 수광 센서부;

상기 중앙 처리 장치로부터 외부 표시 데이터를 전달받아 상기 부하 분산기의 각종 상태를 외부에 디스플레이하기 위한 디스플레이부

를 더 구비하며,

상기 적외선 수광 센서부는 감지된 적외선 펄스를 상기 중앙 처리 장치로 전달하고, 상기 중앙 처리 장치에서 적외선 펄스값을 판독하는 것을 특징으로 하는 부하 분산기.