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<기고논문>오픈스텍 클라우드 컴퓨팅을 위한 네트워크 성능 관리 시스템 개발
<기고논문>오픈스텍 클라우드 컴퓨팅을 위한 네트워크 성능 관리 시스템 개발
  • 정보통신신문
  • 승인 2015.10.15 18:54
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<한국정보통신설비학회 학술대회 논문>

한국정보통신설비학회는 최근 ‘2015 하계 정보통신설비 학술대회’를 개최했다. 이번 학술대회에서 발표된 주요 논문을 요약해 소개한다.

오픈스텍 클라우드 컴퓨팅을 위한 네트워크 성능 관리 시스템 개발

조수형, 김대환(전자부품연구원)

▲ <그림>네트워크 관리 정책 적용 순서도

서론

많은 기업들이 내부 자원과 정보들을 효과적으로 관리하기 위해 많은 시간과 비용을 투자해 정보관리 시스템을 구축한다. 이러한 시스템은 전통적으로 기업내부에 위치해 운용돼 왔으나 최근에는 클라우드 서비스를 제공받는 형태로 전환되고 있다.
클라우드 시스템 관리자는 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축한 뒤에 지속적으로 네트워크의 상태를 관리해야 한다.
네트워크의 성능을 모니터링 하면서 부하를 분산시켜야 컴퓨팅의 안정성을 유지할 수 있기 때문이다.
본 논문은 오픈스텍 클라우드 컴퓨팅을 위한 네트워크성능 관리 시스템 개발에 관한 것으로 네트워크 상태를 모니터링하고 성능을 테스트하는 방법과 부하를 분산시키기 위한 방법, 네트워크 관리 정책을 적용하는 방법들에 대해 설명한다.

관련연구

1. 뉴트론(Neutron)
오픈스텍은 클라우드 서비스를 제공하기 위한 프레임워크로서 다양한 서비스 모듈들로 구성돼 있다. 현재 오픈스텍의 네트워크 서비스를 담당하는 뉴트론은 이전 오픈스텍의 네트워크를 담당했던 노바네트워크(nova-network)에서 SDN(Software Difined Network) 개념이 추가돼 발전된 네트워크 서비스다.
컨트롤러 노드나 컴퓨트 노드와 같이 네트워크 노드를 분리해 설치할 수 있고 다양한 플러그인을 지원해 다양한 하이퍼바이저(kvm, xen, vmware, windows huper-v) 및 l3, dhcp, 미터링, 로드밸런서(LBaaS), 방화벽(FWaas 서비스), 보안(시큐리티 그룹) 등 여러 가지 기능들을 지원한다. 내부적으로 뉴트론 서버, 에이전트, 플러그인, 메시지 큐, 네트워크 프로바이더, 데이터베이스로 구성이 돼 있다.

2. 실로미터(Ceilometer)
클라우드 서비스를 제공하는 프로바이더 입장에서는 사용자들이 호스트 자원을 얼만큼 사용했는지 측정해야 한다. 과금과 관련돼 있기 때문이다.
오픈스텍에서 텔레미터 서비스는 ceilometer가 담당한다.
ceilometer는 호스트의 cpu, disk, image, Instance, IP, memory, network, port, router, subnet, vcpus 등의 용량을 얼마나 사용했는지를 3가지 다른 측정 모드로 구분해 보여주고 통계 값은 5가지로 구분해 보여준다. 내부적으로 NoSQL인 몽고DM를 통해 데이터를 관리한다.
L3라우터에서의 네트워크 측정값을 실로미터와 연계해 측정하려면 뉴트론의 미터링 플러그인을 설치하면 된다. iptable 규칙을 적용해 네트워크 트래픽을 측정할 수 있다.

3. 로드밸런스(Load-Balancer)
로드밸런서를 사용하면 네트워크 부하의 효율적인 분산을 통해 가용성을 확보할 수 있다. 수신되는 애플리케이션 트래픽을 클라우드의 여러 인스턴스로 자동분배하는 방식이다. 하나의 도메인 이름을 라운드로빈(Round Robin) 방식으로 여러 개의 IP 주소로 변환하므로 쉽게 부하 분산이 가능하다.
오픈스텍에서 로드밸런싱은 뉴트론의 플러그인으로 제공된다. 플러그인 설치 후, 로드밸러스 pool을 생성하고 맴버(호스트IP) 및 VIP(virtual IP)를 pool에 등록하는 것으로 간단히 구현가능하다.

네트워크 성능관리 시스템 개발

네트워크 성능을 관리하려면 먼저 네트워크 모니터링 방법이 필요하다. 오픈스텍은 실로미터를 통해 모니터링이 가능하므로 관리시스템에 실로미터가 설치돼야 한다.
실로미터를 설치한 이후에는 누구를 대상으로 어느정도의 주기로 모니터링을 해야 하는가에 대한 모니터링 정책방안이 필요한데 클라우드 서비스제공을 목표로 하는 일반적인 환경에서는 월간 네트워크 사용량을 인스터스별로 계산해 제공하면 된다.
실로미터 명령어를 통해 자원의 통계치를 조회할 수 있으므로 월별로 통계치를 조회하고 DB에 기록하도록 함으로써 간단히 성능 모니터링 시스템을 개발할 수 있다.
그러나 통계치는 인스턴스를 구분할 수 없으므로 전체 사용량을 인스턴스별로 조회해 구현해야 한다. 실로미터는 DB쿼리와 같이 조회할 때 조건을 줄 수 있으므로 어렵지 않게 구현이 가능하다.
실로미터에는 경보(alarm) 기능이 있어서 사용자가 특정 자원 사용량의 임계값(threshold value)을 정하고 그러한 상황이 발생됐을 때 경보를 받을 수 있도록 설정할 수 있다.
관리자는 경보기능을 통해 인스턴스와 자원사용량 등을 파악하기 용이하므로, 부하를 발생하는 이용자에게 추가 이용료를 부과하거나 추가 서비스를 제안하는 근거로 활용할 수 있다.
네트워크 부하가 많은 이용자에게 단순히 대역폭을 제한(rate limit)하거나 혹은 추가비용을 요구하는 것보다는 양질의 서비스를 제공하기 위한 목적으로 같은 역할을 수행하는 호스트를 추가하고 로드 밸런서를 통해 부하를 분산해 서비스의 안정성을 확보할 수 있도록 제안하는 것이 상호 효과적일 수 있다.
개발과정에서 네트워크 관리정책이 올바르게 수행되는지 확인하기 위해 임의로 알람을 발생시킬 수 있는 도구가 필요하다. iperf는 시스템의 네트워크 성능을 측정하는데 많이 사용되는 도구로 패킷을 최대한으로 전송해 사용가능한 최대 속도를 구한다. 이를 이용하면 네트워크 자원 사용량에 대한 알람을 발생시킬 수 있다.

결론

이 논문은 실로미터 뉴트론 로드벨런서 등 오픈스텍의 기능을 이용해 네트워크 상태를 모니터링하고 성능을 테스트하는 벙법, 부하를 분산시키기 위한 방법, 네트워크 관리 정책을 적용하는 방법들에 대해 설명했다. 오픈스텍에 사용량 제한 기능이 아직 구현돼 있지 않아 다른 도구를 사용해야 한다는 것과 데시보드 UI가 아직 부족한 문제점들이 있지만 오픈스텍만으로 괜찮은 클라우드 서비스를 제공하고 관리할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
네트워크 성능관리에 프로비저닝 관리기능이 추가된다면 보다 상요 수준의 클라우드 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

 


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