분산 시스템 : 특성, 아키텍처, 유형, 목표, 애플리케이션 - 과학 기술 - 2026

분산 시스템은 소프트웨어의 조각을 여러 컴퓨터의 행동을 조정하는 데 사용됩니다. 이 조정은 메시지 교환, 즉 정보를 전송하는 데이터 조각을 통해 이루어집니다.

분산 시스템에는 동시 구성 요소, 통신 네트워크 및 동기화 메커니즘이 필요합니다. 네트워크에 연결된 시스템에서 소프트웨어를 포함한 리소스를 공유 할 수 있습니다. 따라서 시스템은 컴퓨터를 연결하고 메시지 라우팅을 처리하는 네트워크를 기반으로합니다.

a 및 b (분산 시스템). b (병렬 시스템). Miym / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

분산 컴퓨팅은 분산 시스템 분석을 담당하는 컴퓨팅 영역입니다. 분산 시스템에서 실행되는 컴퓨터 프로그램을 분산 프로그램이라고합니다.

대기업 인터넷 회사에서 흔히 볼 수있는 수백 또는 수천 대의 컴퓨터가있을 수있는 상황에서 하드웨어, 네트워크, 디스크 등 구성 요소 오류가 발생하고 시스템이 항상 그들을 마주 할 준비가되어 있습니다.

데이터 배포

배포는 대규모 데이터 대기업을 처리 할 수있는 핵심입니다. 시스템에 새로운 리소스를 추가하여 데이터 풀이 증가 할 때 안정적인 성능을 유지하는 수단 인 확장 성을 확보해야합니다.

반면에 배포는 분산 컴퓨팅 및 스토리지의 설계 및 구현을 중요하게 고려하는 일련의 기술적 문제를 제공합니다. 고려해야 할 한 가지 사항은 가능한 실패의 위험입니다.

분산 시스템의 특징

a 및 b (분산 시스템). b (병렬 시스템). Miym / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

적합성

장치는 다른 운영 체제에서 작동 할 수 있습니다. 그렇다고해서 항상 사용자에게 동일한 서비스를 제공하는 것을 막지는 않습니다. 이러한 이유로 연결된 모든 장치가 서로 호환됩니다.

또 다른 근본적인 문제는 각 컴퓨터에있는 모든 시스템 및 사용자와 호환되기 때문에 소프트웨어 설계입니다.

결함 허용

많은 컴퓨터가있는 단일 네트워크이기 때문에 구성 요소 중 하나라도 실패하더라도 다른 구성 요소는 오류를 신속하게 방지하면서 계속해서 완벽하게 기능을 수행 할 수 있습니다.

이러한 이유로 분산 시스템은 작업이 단일 장치가 아닌 다른 컴퓨터에 있기 때문에 시스템이 완전히 실패하는 경우가 매우 드물기 때문에 작업 할 때 많은 확신을 제공하는 경향이 있습니다.

미들웨어 및 API

서로 다른 프로세서는 분산 미들웨어를 사용하여 서로 다른 리소스와 기능을 공유하여 사용자에게 일관되고 통합 된 네트워크를 제공합니다. 또한 애플리케이션에 보안 및 응급 복구와 같은 다양한 서비스를 제공합니다.

오늘은 애플리케이션이 통신 할 수있는 게이트웨이 역할을하는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 (API)에 대해 더 많이 들어 보았습니다. 애플리케이션은 API를 제외한 다른 애플리케이션에 대해 알 필요가 없습니다.

건축물

클라이언트-서버 아키텍처

서버라고하는 특정 컴퓨터는 서비스라고하는 특정 작업을 수행 할 수 있습니다. 예를 들어 네트워크를 통해 파일을 제공하거나 특정 명령을 실행하거나 데이터를 프린터로 라우팅하는 기능이 있습니다. 클라이언트는 서비스를 요청하는 컴퓨터입니다.

주로 제공하는 서비스로 알려진 컴퓨터를 인쇄 서버, 파일 서버 등으로 부를 수 있습니다.

피어 투 피어 아키텍처

각 컴퓨터가 비슷한 기능을 가지고 있고 다른 컴퓨터를 서비스하는 데 전념하는 컴퓨터가 없다고 가정합니다. 이에 대한 예는 소규모 사무실의 마이크로 컴퓨터 세트입니다.

네트워크를 통해 사람들은 서로의 파일에 액세스하고 이메일을 보낼 수 있지만 특정 서비스를 제공하는 컴퓨터는 없습니다.

다단계 아키텍처

특정 서비스의 경우 계층 적 연결을 갖는 것이 합리적 일 수 있습니다. 예를 들면 :

• 작업을 수행 할 때 서버는 다른 유형의 다른 서버에 연결할 수 있습니다.
• 클라이언트-서버 아키텍처는 2 계층 아키텍처입니다.

프로세서 그룹 아키텍처

운영 체제는 유휴 컴퓨터에서 프로세스를 자동으로 시작하고 사용 가능한 CPU주기 수가 더 많은 시스템으로 프로세스를 마이그레이션 할 수도 있습니다. 다른 경우에는 사용자가 사용 가능한 시스템에서 프로세스를 수동으로 시작하거나 이동할 수 있습니다.

분산 시스템의 유형

클러스터 컴퓨팅

고속 LAN을 통해 연결된 유사한 컴퓨터 모음입니다. 단일 컴퓨팅 집약적 프로그램이 여러 컴퓨터에서 병렬로 실행되는 병렬 프로그래밍에 자주 사용됩니다.

각 클러스터는 마스터라고하는 하나 이상의 노드에서 모니터링하고 관리하는 컴퓨팅 노드 집합으로 구성됩니다.

네트워크 컴퓨팅

이는 하드웨어 및 네트워크 기술에서 현저한 차이가있는 노드로 구성됩니다. 특정 작업에 대한 특정 노드 구성을 갖는 현재 추세는 네트워크 컴퓨팅에서 가장 일반적인 다양성을 가져 왔습니다.

클라우드 컴퓨팅

클라우드 공급자의 데이터 센터에 보관 된 가상화 된 리소스 집합입니다. 고객은 다양한 클라우드 서비스를 활용하기 위해 가상화 된 인프라를 구축 할 수 있습니다.

사용자에게는 자신의 전용 컴퓨터를 임대하는 것으로 보입니다. 그러나 실제로 다른 고객과 공유하고있을 가능성이 있습니다. 가상 스토리지에도 동일하게 적용됩니다.

이러한 가상화 된 리소스를 동적으로 구성 할 수 있으므로 확장 성이 가능합니다. 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요한 경우 시스템에서 더 많이 구입할 수 있습니다.

목표

자원 공유

스토리지 시설, 데이터 파일, 서비스 또는 네트워크 등 경제성을 위해 애플리케이션간에 이러한 리소스를 공유 할 수 있습니다.

여러 애플리케이션간에 공유 스토리지 시설을 사용하는 것이 각 애플리케이션에 대해 스토리지를 별도로 구입하고 유지 관리하는 것보다 훨씬 저렴합니다.

추출

프로세스와 리소스가 지리적으로 분산 된 여러 컴퓨터에 분산되어 있음을 숨기려면 즉, 프로세스와 리소스가 사용자로부터 추상화됩니다.

열리는

기본적으로 분산 시스템이 다른 시스템과 쉽게 통합 될 수있는 요소로 구축되었음을 나타냅니다. 표준화 된 규칙을 준수하면 해당 인터페이스가있는 모든 프로세스는 동일한 인터페이스를 사용하는 다른 프로세스와 통신 할 수 있습니다.

상호 운용성 및 이식성

다른 제조업체의 두 시스템이 함께 작동 할 수있는 경우를 나타냅니다. 이식성은 시스템 A 용으로 만든 응용 프로그램이 수정없이 시스템 B에서 작동 할 수있는 범위를 결정합니다.

확장 성

더 많은 자원이 필요한 사용자가 증가 할 때 필요합니다. 좋은 예는 매주 금요일 밤 넷플릭스 시청자의 증가입니다.

이는 더 많은 비디오 전송을 허용하고 소비가 정상화되면 감소하여 네트워크 용량을 늘리는 것과 같이 더 많은 자원을 동적으로 추가하는 것을 의미합니다.

응용

Erlang 가상 머신

LYME 소프트웨어 패키지는 Erlang을 기반으로하며 LAMP의 대안을 제공합니다. Shmuel Csaba Otto Traian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Erlang은 동시성, 배포 및 내결함성을위한 훌륭한 의미를 가진 기능적 언어입니다. Erlang 가상 머신은 Erlang 응용 프로그램의 배포를 처리합니다.

이 모델은 기본 제공 메시징 시스템을 통해 서로 통신 할 수있는 많은 격리 된 프로세스를 통해 작동합니다.

Erlang 가상 머신은 다른 위치에있는 다른 가상 머신에 연결할 수 있습니다. 이 가상 머신 떼는 단일 애플리케이션을 실행하며 다른 노드에서 실행되도록 예약하여 한 머신의 장애를 처리합니다.

Bittorrent

BitTorrent 네트워크 운영. Mrjavi / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

웹에서 대용량 파일을 전송하는 데 가장 널리 사용되는 프로토콜 중 하나입니다. 주된 아이디어는 주 서버를 거치지 않고도 네트워크의 서로 다른 피어간에 파일 전송을 용이하게하는 것입니다.

BitTorrent 클라이언트를 사용하면 전 세계의 여러 컴퓨터에 연결하여 파일을 다운로드 할 수 있습니다. 코디네이터 역할을하는 컴퓨터는 원하는 파일이있는 네트워크의 노드를 표시하는 데 도움이됩니다.

BitTorrent를 사용하면 자발적으로 파일을 호스팅하고 원하는 다른 사용자를 위해 업로드 할 수 있습니다. 네트워크 기여에 대한 인센티브를 제공하는 최초의 제품 이었기 때문에 매우 인기가 있습니다.

이점

-더 많은 노드를 분산 시스템에 쉽게 추가 할 수 있습니다. 즉, 필요에 따라 확장 할 수 있습니다.

-분산 시스템의 모든 노드가 서로 연결되어 있습니다. 따라서 각 노드는 다른 노드와 쉽게 데이터를 공유 할 수 있습니다.

-프린터와 같은 리소스는 하나로 제한되지 않고 여러 노드와 공유 할 수 있습니다.

-한 노드의 장애가 전체 분산 시스템의 장애로 이어지지는 않습니다. 다른 노드는 여전히 서로 통신 할 수 있습니다.

단점

-한 노드에서 다른 노드로 이동할 때 네트워크에서 일부 메시지 및 데이터가 손실 될 수 있습니다.

-노드와 연결을 모두 확보해야하므로 분산 시스템에서는 적절한 보안을 제공하기 어렵다.

-분산 시스템의 모든 노드가 동시에 데이터를 보내려고하면 네트워크 과부하가 발생할 수 있습니다.

-분산 시스템에 연결된 데이터베이스는 단일 사용자 시스템에 비해 매우 복잡하고 관리가 어렵습니다.

분산 시스템의 예

분산 시스템은 전자 뱅킹 시스템, 대규모 멀티 플레이어 온라인 게임 및 센서 네트워크와 같은 많은 경우에 사용될 수 있습니다.

StackPath

특히 대규모 분산 시스템을 사용하여 콘텐츠 전송 네트워크 서비스를 강화합니다. 각 PoP (Point of Presence)에는 노드가있어 전 세계적으로 분산 된 시스템을 형성합니다.

StackPath는 가장 최근에 자주 요청되는 콘텐츠를 사용중인 사이트에서 가장 가까운 위치에 저장합니다.

가상 컴퓨터를 상호 연결함으로써 최첨단 컴퓨팅의 속도와 민첩성을 활용하는 것 외에도 시스템은 수천 개의 동시 요청을 매우 빠르게 처리 할 수 ​​있습니다.

인터넷

세계에서 가장 큰 분산 시스템입니다. 수백만 대의 컴퓨터로 구성되어 있지만 모든 사용자는 하나의 시스템처럼 느껴집니다.

추상화의 개념을 통해 데이터가 저장되는 위치, 관련된 서버 수 또는 정보가 브라우저에 어떻게 전달되는지 알 수 없습니다. 브라우저는 인터넷의 복잡성을 해소합니다.

이는 Gmail 이메일과 같은 애플리케이션이나 사용할 수있는 기타 애플리케이션에도 적용됩니다. 모든 사람은 매일 분산 된 애플리케이션과 상호 작용합니다.

참고 문헌

1. 폴 크 르지 자 노프 스키 (2018). 분산 시스템. 출처 : cs.rutgers.edu.
2. 캐서린 파가니니 (2019). 입문서 : 분산 시스템 및 클라우드 네이티브 컴퓨팅. 새로운 스택. 출처 : thenewstack.io.
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4. 데이비드 미 도르 (2018). 분산 시스템. 튜토리얼 포인트. 출처 : tutorialspoint.com.
5. 로버트 깁 (2019). 분산 시스템이란 무엇입니까? 출처 : blog.stackpath.com.
6. Stanislav Kozlovski (2018). 분산 시스템에 대한 철저한 소개. 무료 코드 캠프. 출처 : freecodecamp.org.