분산 운영체제

분산 시스템

메모리나 클럭을 물리적으로 공유하지 않는 프로세서들의 집합
네트워크로 연결되어 상호 협력 가능
투명성(transparency) 제공
- 사용자는 로컬 자원을 사용하는 것과 동일한 방식으로 원격지 자원 사용 가능
- 분산 운영체제가 알아서 원격지 자원을 쓸 수 있도록 해줌

프로세서

범용 메인프레임, 중형 컴퓨터, 소형 컴퓨터 등을 통칭
사이트, 호스트, 노드 등으로도 불림

분산 시스템의 목적

자원 공유
- 연결된 다른 사이트의 자원을 사용하기 위함
- ex) 원격 사이트의 파일 공유, 원격 사이트에서의 프린팅, 분산 DB의 정보 처리 등
연산속도 향상
- 분할이 가능한 작업을 분산 시스템의 여러 사이트에 분산시켜 동시 처리
- 부하 공유를 통해 과부하 해소 및 전체 처리속도 향상
신뢰성 향상
- 일부 사이트에서 장애가 발생하더라도 전체 시스템의 동작이 멈추지 않음
- 장애 검출, 장애 시스템의 기능을 다른 시스템으로 이동, 복구 후 자연스런 복귀 등 필요
- 하드웨어나 데이터의 중복을 통한 해결 가능

통신의 용이성

통신 네트워크로 연결된 사이트들의 사용자간 정보 교환 가능
하위 수준: 시스템간 메시지 전달
상위 수준: 파일 전송, 로그인, 메일 전송, 원격 프로시저 호출(RPC) 등

분산 시스템의 네트워크 구성

네트워크 구성
- 완전 연결 네트워크: 각각의 사이트들이 모든 상대방과 직접 네트워크로 연결되어 있는 구성
- 부분 연결 네트워크: 각각의 사이트들이 상대방과 직간접적으로 연결되어 있는 구성
- 비교 기준: 구축비용, 통신비용, 가용성

용어

구축비용: 사이트들을 물리적으로 연결하는 비용
통신비용: 메시지를 보내는 데 쓰이는 시간과 비용
가용성: 링크나 사이트의 고장 시 접근 가능성

부분 연결 네트워크

	트리 구조	스타형	링형	버스형
통신비용	비교적 저렴	저렴	높음	저렴
가용성	낮음	높음 (단, 중앙 사이트 제외)	비교적 높음	높음 (단, 버스 제외)

분산 운영체제에서의 운영체제의 기능

데이터 이주
- 원격지의 데이터를 필요한 곳으로 전송하여 사용
- 전체 전송 방식, 일부 전송 방식
계산 이주
- 원격지의 대량의 데이터가 필요한 경우 원격지에서 처리(계산) 후 결과를 받음
- 원격 프로시저 호출(RPC) 이용
프로세스 이주
- 프로세스 자체를 원격지로 이주시킴으로써 부하분산, 계산속도 향상 가능

분산 파일 시스템 (Distributed File System, DFS)

클라이언트가 서버에 저장된 파일을 마치 로컬파일인 것처럼 처리할 수 있는 파일 시스템
투명한 DFS (DFS의 클라이언트 인터페이스는 로컬 파일과 원격 파일을 구별하지 않음)

DFS의 네이밍 방식

호스트 이름과 로컬 이름을 조합하는 방식 (host:local_name)
원격 디렉토리들을 로컬 디렉토리에 붙이는 방식 (일관된 디렉토리 트리처럼 보임)

원격 파일에 대한 접근 요청

원격 서비스 메커니즘: RPC를 통해 구현함
캐시 활용 방법 : 한번 통신을 하여 캐시를 남기고, 다음에 또 사용할 때 캐시를 통해 파일을 사용함
- 단점: 캐시 교체 정책, 캐시 업데이트 정책, 캐시 일관성 문제 등

분산 메모리

메모리 인터페이스가 원격 컴퓨터의 메모리를 참조하도록 하는 것
두 가지 모델: 원격 메모리, 분산 공유 메모리

원격 분산 공유 메모리

가상 메모리 인터페이스를 이용
원격 메모리를 로컬 메모리처럼 취급
메모리 관리자는 가상주소 공간 구성을 위해 네트워크 네이밍과 투명성 고려
데이터 일관성 유지: 운영체제의 책임

원격 분산 공유 메모리의 예

NUMA (Non-Uniform Memory Access) 구조
- 각 프로세서가 로컬 메모리를 가짐
- 데이터 저장 위치가 로컬 메모리냐 원격 메모리냐에 따라 접근속도에 차이가 발생

원격 프로시저 호출 (Remote Procedure Call, RPC)

한 컴퓨터에서 작동하고 있는 애플리케이션이 다른 컴퓨터에 있는 프로시저를 호출할 수 있도록 하는 클라이언트/서버 메커니즘

스텁(stub) 루팅

파라미터나 결과를 메시지로 만든 후 네트워크를 통해 전달