대규모 분산 시스템을 위한 효율적인 분산 트리거 계수 알고리즘

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2013. 8. 조유근.시스템에 참여한 노드의 수가 n이고 검출해야 하는 트리거의 수가 w라 하자. 분산 트리거 계수 알고리즘은 n개 노드가 검출한 전체 트리거의 수가 w가 될 때 이를 사용자에게 알려준다. 트리거의 분포에 대한 어떤 통계적 정보도 미리 주어지지 않으며 트리거의 수는 노드의 수에 비해 매우 많다고 가정한다. 분산 트리거 계수 알고리즘은 분산 모니터링 및 전역 스냅샷 알고리즘에 응용 가능하다. 분산 모니터링은 다양한 분산 시스템에서 시스템의 내부 및 외부를 감시하는데 사용된다. 전역 스냅샷 알고리즘은 분산 시스템 전체의 상태를 저장하여 시스템 복구를 위한 체크 포인트를 (check point) 만드는 용도로 사용된다. 본 논문에서는 대규모 분산 시스템을 위한 효율적인 분산 트리거 계수 알고리즘인 TreeFill과 TreeFill-p를 제시한다. 이들 알고리즘은 라운드를 (rounds) 기반으로 트리거를 검출한다. 각 라운드에서 전체 트리거 중 일부를 검출하고 검출된 트리거의 수가 w가 되면 사용자에게 이를 알려준다. TreeFill은 분산 트리거 계수를 위해 높은 확률로 O(n log(w/n) 개의 메시지를 사용한다. 이는 분산 트리거 계수를 위한 정확한 알고리즘들의 (exact algorithms) 메시지 하한을 만족한다. 또한 TreeFill 알고리즘이 구동할 때 각 메시지가 수신하는 최대 메시지의 수는 높은 확률로 O(log(w/n))이 된다. TreeFill-p는 확률적 알고리즘으로써 낮은 실패 확률을 갖지만, w=O(n^m)인 경우 (m>0) 분산 트리거 계수를 위해 높은 확률로 O(n)개의 메시지를 사용한다. 또한 TreeFill-p 에서 각 노드가 수신하는 메시지의 수는 높은 확률로 O(1)이다. 본 논문에서는 TreeFill 및 TreeFill-p 알고리즘의 성능을 증명하고 다양한 시뮬레이션을 통해 이들 알고리즘의 성능을 검토 하였다.제 1 장 서론 1 1.1 분산 트리거 계수 문제 3 1.2 분산 트리거 계수 알고리즘과 분산 모니터링 5 1.3 분산 트리거 계수 알고리즘과 전역 스냅샷 8 1.4 연구 목적 및 범위 10 1.5 연구 성과 요약 11 1.6 논문의 구성 12 제 2 장 관련 연구 13 2.1 분산 트리거 계수 알고리즘 13 2.1.1 Garg의 분산 트리거 계수 알고리즘들과 분산 트리거 계수 문제의 메시지 복잡도 하한 13 2.1.2 LayeredRand 알고리즘 14 2.1.3 CoinRand, RindRand 알고리즘 15 2.1.4 트리 네트워크에서의 분산 트리거 계수 알고리즘 17 2.2 대규모 분산 시스템을 위한 전역 스냅샷 알고리즘 18 제 3 장 분산 트리거 계수를 위한 최적 알고리즘 20 3.1 시스템 모델 21 3.2 TreeFill 알고리즘 22 3.3 TreeFill 알고리즘 성능 분석 29 3.3.1 TreeFill 알고리즘의 메시지 복잡도 29 3.3.2 TreeFill의 MaxRcv 35 제 4 장 분산 트리거 계수를 위한 효율적인 확률적 알고리즘 (Probabilistic Algorithm) 40 4.1 TreeFill-p 알고리즘 41 4.2 분산 트리거 계수를 위해 TreeFill-p 알고리즘이 사용하는 라운드 수 43 4.3 TreeFill-p 알고리즘의 성공 확률 46 4.4 TreeFill-p 알고리즘의 성능 분석 48 제 5 장 시뮬레이션 결과 49 5.1 시뮬레이션 방식 50 5.2 메시지 복잡도 비교51 5.2.1 노드 수 증가에 따른 메시지 복잡도 비교 51 5.2.2 k진 트리를 사용한 TreeFill 알고리즘 55 5.3 MaxRcv 비교 58 제 6 장 결론 61 참 고 문 헌 64 Abstract 68Docto