Multi-server based distributed virtual environment (MSDVE) systems have become prevalent, supporting a large number of Internet users. In MSDVEs, the load balancing among servers is an important issue to achieve the system scalability. However, existing approaches must pay high migration overhead, for the state transition of users or regions, thus the excessive holding time during load distribution makes it difficult for the system to keep the interactive performance acceptable.
This dissertation aims to provide an efficient load distribution mechanism in which a group of servers takes charge of regions and shares region information among servers. The proposed mechanism dynamically classifies task types based on the features of requested messages and distributes each task fairly to neighboring servers. We have implemented the proposed mechanism extending our network framework for DVE, ATLAS. Our experiments show that the task distribution reduces both communication and processing overhead during load distribution without significant classification overhead.
분산 가상 환경은 지역적으로 떨어진 사용자들이 네트워크 상에서 공통의 뷰를 공유하며 서로 상호작용하는 소프트웨어 시스템이다. 인터넷이 널리 사용되고 분산 가상 환경의 사용자 수가 증가하면서 고려해야 할 사항 중 하나는 사용자의 수에 상관없이 상호작용 성능을 보장하는 확장성이다. 이러한 확장성을 해결하기 위한 여러 가지 방법들이 고안되었는데, 특히 다중 서버 분산 가상 환경에서의 서버간 로드 밸런싱 기법도 그 중 하나이다[33,66,63,17,13,52,61,36],. 이 방법은 부하가 많은 서버가 자신이 관리하는 사용자나 영역을 분할하여 부하가 적은 서버로 전달함으로써 부하를 낮추어 시스템 전체의 로드를 균등하게 유지하고자 하는 방법이다. 그러나 기존 방법들은 로드 전달 과정에서 오버헤드가 크다는 문제점을 가지고 있다. 로드 밸런싱을 위한 사용자나 영역의 상태 정보 전달은 서버와 클라이언트간의 동기화를 위해 많은 소요시간을 필요로 한다. 다시 말해 클라이언트와 서버의 뷰의 일관성이 깨지지 않도록 상태 정보 전달이 완료될 때까지 시스템은 다른 작업을 할 수 없다. 이는 로드 밸런싱 과정에서의 상호작용 성능 저하를 초래하는 원인이 된다.
본 연구에서는 이러한 로드 분산 오버헤드를 줄이기 위해 보다 세분화 된 방법으로 로드를 분배하는 효율적인 로드 분산 기법을 제안한다. 기존 방법들에서는 각 서버가 가상 환경의 영역들을 나누어 별도로 관리하는 반면, 제안하는 방법에서는 로드 분산 오버헤드를 줄이기 위해 여러 서버들이 하나의 그룹을 이루어 가상 환경의 같은 영역을 담당한다. 세분화된 로드 분산을 위해 서버와 클라이언트 사이에 전송되는 메시지들은 발생 빈도와 처리 시간에 따라 동적으로 세 가지 태스크 타입(CPU 집중 태스크, 네트워크 I/O 집중 태스크, 일반 태스크)으로 분류된다. 동적으로 메시지의 특성에 따라 분류된 태스크 타입을 기반으로 상태 정보 전달이 아닌 태스크 단위의 로드 분산이 수행된다. 서버가 과부하 상태가 되면, 이 서버는 CPU 집중 태스크를 부하가 적은 이웃 서버들에게 분산 시키고 클라이언트들은 네트워크 I/O 집중 태스크를 이웃 서버들에게 분산시킨다. 서버 그룹이 영역 정보를 공유하고 상태 정보가 아닌 태스크 단위로 로드를 분산 시킴으로써 과부하 상태의 서버는 영역 정보를 재구성하거나 상태 전달과정을 동기화시킬 필요가 없기 때문에 로드 분산 오버헤드를 줄일 수 있게 된다. 서버 그룹이 공유하는 영역정보는 분산 공유 메모리(distributed shared memory)를 이용하여 액세스 타임을 줄인다. 본 연구에서 제안한 로드 분산 기법과 서버 관리 체계는 분산 가상 환경을 위한 네트워크 프레임워크인 ATLAS를 확장하여 구현하였다[38,39]. 또한 여러 가지 실험을 통하여 제안하는 방식이 태스크 분류로 인한 오버헤드가 크지 않고 로드 분산 성능을 기존 방법 수준으로 유지하면서, 로드 분산 오버헤드를 줄여 지속적인 상호 작용 성능을 제공함을 보였다.
