With the increasing number of computers on the Internet, there is a growing interest in harnessing the unused and inexpensive computational resources over the Internet. However, current approaches such as the Grid computing paradigm are not sufficient. We present our research work that uses extends of Peer-to-Peer (P2P) computing with a framework that allows Grid computing over the Internet. Our study describes important considerations to the design of P2P Grid computing system based on redundant group peer concept. Moreover, we introduce the detailed system architecture which is designed in order to provide some enhancement points with respect to Grid service reliability through the proposed scheme and algorithm.
Currently, there are many system requirements to guarantee the scalability, fault-tolerance, and high performance in the rapidly evolving research fields such as Grid and P2P technologies. Due to the dynamic nature of the Grid computing and P2P in networks, the behavior of system might be very unpredictable in respect of reliability. As the first step, we make a probabilistic model for system reliability in redundant group peer based P2P Grid. With the considerations to system cost and adjusted redundancy level of group peer, we can obtain optimum level of group peer and reduce the instability of system (Redundancy Optimization). The estimation of system load is the second step to indicate current status of a particular system for example system utilization, availability, and instability. With analytical model for load distribution, we determine the SLA-constrained load scheduling policy (SCLSP) in order to fairly schedule and distribute offered load among group peers and resources. Thus we can reduce the execution time and loss rate of loads need to be handled by computing elements.
Finally through the theoretical analysis and simulation, we found that SCLSP has quite good performance comparing with existing algorithm such as RLB (Random Load Balancing) algorithm and WRRLB (Weighted Round Robin Load Balancing) algorithm. Moreover redundancy can be decided with appropriated system cost.
최근 인터넷 상에 존재하는 컴퓨팅 자원의 수가 기하 급속도로 증가하는 반면에 이에 대한 효율적인 사용에 대한 의문이 제기되면서 그리드와 P2P와 같은 주요한 두 가지 분산 컴퓨팅 패러다임이 활발히 연구되고 있는 실정이다. 그리드 컴퓨팅은 거대 컴퓨팅 및 네트워크 자원을 요구하는 과학 및 공학 시뮬레이션 또는 응용 프로그램을 분산 컴퓨팅 환경에서 빠르고 안정되며 견고하게 처리하기 위한 가상 자원 (VO: Virtual Organization)으로 구성된 컴퓨팅 환경을 제공해 줄 수 있는 주요한 분산 컴퓨팅 기술로서 평가되고 있다. 그러나 현재의 그리드는 제한적인 시스템 계정 정책 및 Check-Pointing 또는 Restart 메커니즘과 같은 유연성이 결여된 결함 허용 정책을 바탕에 두고 있어, Scalability 측면에서의 취약성을 드러내고 있다.
반면에 P2P의 경우 범대중적인 사용자의 지지를 바탕으로 Global Scalabilty를 지원하는 네트워크 토폴로지를 구성하고 있으며 이러한 네트워크 환경은 각 Peer의 동적인 연결 특성을 반영하여 적응적으로 변화하는 특징을 가지고 있다. 그러나 파일 공유 분야와 같은 협소한 응용 영역을 그 주요한 서비스 대상으로 하고 있을 뿐만 아니라 표준화된 P2P 미들웨어 시스템에 대한 연구 및 개발 사례가 미비하다는 단점을 가지고 있다.
본 논문에서는 분산 컴퓨팅의 새로운 패러다임으로 떠오르고 있는 Grid 컴퓨팅의 중앙 집중형 관리 구조의 취약성을 보완하고자 P2P 네트워킹 모델의 대표적 장점 중 하나인 거대 Scalability 보장 구조에 착안하여 Group 기반의 P2P Grid 컴퓨팅 모델을 시스템 관리 측면에서 제안하고 있다.
이와 같은 P2P Grid 모델을 위해 구체적으로 미들웨어 및 그룹 매니지먼트를 담당하는 Group Peer를 두어 VO 형태의 그룹을 생성하고 관리하며 Client 참여 및 서비스 수행을 지원하는 메커니즘을 언급하였다.
특히 본 제안 모델에서는 SLA 제약형 Load 스케줄링 정책을 통해 단일 Group Peer에 부과될 수 있는 Overhead로 인한 시스템 신뢰도(Reliability)의 급속한 저하 및 서비스 수행의 치명적인 오류와 같은 문제점을 개선하였다. 또한, Star Tree 기반의 신뢰성 분석을 통해 비용 최적 기반의 시스템 신뢰성을 확보하는 기법을 제안하고 있으며, 이를 기반으로 설정된 Group Peer의 Redundancy Level을 바탕으로, 최적 비용 기반의 Group Peering 메커니즘을 제안하였다. 본 Load 분산 알고리즘은 SLA 제약형 Load와 비제약형 Load 모두를 대상으로 적용될 수 있고, 자체적인 Self-Optimization 절차를 두고 있어 최소 종료시간(Finish Time)과 같은 중요 성능 지표의 견고한 향상을 보장하고 있다. 또한 종래의 Random Load 분산 및 Weighted Round-Robin 기반 Load 분산 알고리즘과의 비교를 통해 SCLSP의 성능적 우수함을 검증하였다.
결과적으로, 본 연구는 P2P Grid에서 비용 적응적이고 동적인 Group Peering의 주요한 결정 지표로서 Load 분산 알고리즘 및 최적 비용 기반의 Reliability 모델을 제안하였다. 이를 통해 종래의 Grid 컴퓨팅이 안고 있는 중앙 관리 형태의 취약성을 개선 극복할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.
