분산 처리 시스템

정의

• 하나의 PC에서 수행하는 작업을 여러 PC에서 작업들을 나누어 처리하고, 그 내용이나 결과를 통신망을 이용하여 상호 교환한다.

목적

• 자원 공유
• 연산 속도 향상
• 신뢰도 향상
• 컴퓨터 통신

특징

• 과부하를 줄일 수 있음
• 점진적 확장 가능
  "특정 시스템 병목 현상을 제거하기 위해 필요한 자원을 추가할 수 있으므로 선택적인 성능 향상 가능"
• 사용 가능도 향상
  "일부가 고장 나더라도 나머지 일부는 계속 작동 가능"
• 설계가 복잡
  "S/W 개발이 어려움"
  
• 보안문제가 발생
• 물리적인 자원(처리기, 입력장치)을 분산할 수 있음

투명성
"사용자가 분산된 여러 자원의 위치 정보를 알지 못하고 마치 하나의 PC를 사용하는 것처럼 인식"

• 위치 투명성
  "사용자는 각 컴퓨터들이 어느 곳에 위치하는지 모른다."
  
• 이주 투명성
  "자원 이동에 제한이 없다"
  
• 병행 투명성
  "다중 사용자들이 자원들을 자동으로 공유할 수 있다"
• 복제 투명성
  "사용자에게 통지할 필요 없이 시스템 안에 자원들의 부가적인 복사를 자유롭게 할 수 있다."
• 접근 투명성
  "각 프로세서의 로그인 등과 같은 동작을 사용하여 지역이나 원격 자원에 접근 가능"
• 성능 투명성
  "여러 부하에 대해 성능을 증가시키기 위해 시스템을 재구성할 수 있도록 함"
  
• 규모 투명성
  "시스템, 응용프로그램이 구조나 알고리즘 변경 없이 규모에 맞추어 확장할 수 있음"
• 고장 투명성
  "H/W나 S/W 구성 요소의 고장에도 불구하고 작업을 완료할 수 있도록 함"

예시

• NFS(Network File System)
• LoCUS(캘리포니아 대학)
• Andrew(카네기 멜튼 대학)

위상에 의한 분류

1. Fully Connection(완전 연결) / 망형
   - 노드들이 시스템 내의 모든 노드들과 직접 연결된 구조
   - 기본 비용이 많이 듬
   - 통신 비용은 적게 듬
   - 신뢰성이 높음
   - 메세지 전달이 매우 빠름
   - 사이트 수가 n개이면 링크 연결 수는 n(n-1)/2 이다
   
   
   
   
2. Hierarchy(계층) / 트리형
   - 분산 처리 시스템의 가장 대표적인 형태
   - 부모 노드가 고장나면 자식 노드들은 통신 불가
   
   
   
   
3. Star / 성형
   - 모든 노드가 하나의 중앙 노드에 직접 연결
   - 중앙 노드가 고장나면 모든 통신이 단절
   
   
   
4. Ring / 환형
   - 인접하는 다른 두 노드와만 직접 연결
   - 정보는 단방향, 양방향
   - 데이터를 전달하기 위해 링을 순환할 경우 통신 비용 증가
   - 새로운 노드를 추가할 경우 통신 회선을 절단해야 함
   
   
   
5. Multi Access Bus Connection(다중 접근 버스 연결)
   - 하나의 공유 버스에 연결된 구조(물리적 구조가 간단)
   - 노드의 고장은 다른 노드의 통신에 영향을 주지 않음
   - 버스의 고장은 통신이 단절
   - 노드의 추가, 삭제가 용이
   

분산 범위에 따른 분류

1. 근거리 통신망(LAN : Local Area Network)
   - 회사, 학교, 연구소 등 비교적 가까운 거리에 있는 PC, 프린터, 테이프 등 자원을 연결하여 구성
   - 자원 공유가 목적
   - site간의 거리가 짧아 데이터 전송 속도가 빠르고 에러 발생률이 낮음
   - 주로 버스형, 링형 구조 사용
   
   
2. 광대역 통신망(WAN : Wide Area Network)
   - 국가와 국가, 대륙과 대륙 등 비교적 먼 거리에 있는 site들을 연결하여 구성
   - site간 거리가 멀기 때문에 통신 속도가 느리고, 에러 발생률이 높음
   - 일정한 지역에 있는 site들은 LAN으로 연결하고, 각 LAN을 연결하는 방식을 사용

프로세서 모델에 따른 분류

1. Client / Server Model
   - 정보를 제공하는 서버와 정보를 요구하는 클라이언트로 구성
   - 클라이언트(워크스테이션, PC 등)와 서버가 하나의 작업을 분산 협동 처리하는 방식
   - 서버는 공유된 다양한 시스템 기능과 자원 제공
   - 공유된 중앙 PC가 없으므로 각 클라이언트는 스스로 작업을 수행할 수 있는 성능이 우수한 컴퓨터를 갖고 있음
   - 프로그램의 모듈성과 융통성 증대 시킴
   * 모듈성 : 복잡하고 큰 작업을 간단하고 작은 작업의 기능으로 분할하는 것
   * 융통성 : PC를 추가 설치하지 않고 시스템의 서비스를 확장할 수 있는  것.
   
   
2. Processor Pool Model
   - 하나 이상의 프로세서 풀과 여러 워크스테이션, 서버 등이 연결된 형태
   
   
3. Hybrid Model (혼합모델)
   - 클라이언트 / 서버 모델과 프로세서 풀 모델을 혼합한 형태
   - 사용자는 워크스테이션이나 단말기를 통하여 시스템에 접근 가능
   

운영체제에 따른 분류

1. 네트워크 운영체제
   - 독자적인 OS를 가지고 있는 시스템을 네트워크로 구성한 것
   - 사용자가 원격 시스템으로 로그인하거나 원격 시스템으로부터 필요한 자원을 전달받아야 하는 방식
   - 사용자는 시스템의 각 장치에 대해 알고 있어야 함
   - 지역적으로 멀리 떨어져 있는 대규모 시스템에서 주로 사용
   - 설계와 구현이 쉬움
   - 장애 발생 시 해당 작업만 분실하게 됨
   - 자원 공유가 번거러움
   
   
2. 분산 운영체제
   - 하나의 운영체제가 모든 시스탬 내의 자원을 관리하는 것
   - 원격에 있는 자원을 마치 한 지역 자원인 것과 같이 쉽게 접근하여 사용할 수 있는 방식
   - 사용이 편리
   - 자원 공유가 용이
   - 설계와 구현이 어려움
   - 요청한 컴퓨터에 요청된 컴퓨터의 자원이 이주됨으로써 자원을 사용할 수 있음

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* 이주의 종류

1. Data Migration(데이터 이주)
   - 데이터를 요청한 사용자의 컴퓨터로 해당 데이터의 복사본을 전송
   - 사용자가 더 이상 파일을 필요로하지 않을 경우 데이터의 복사본을 원래의 컴퓨터로 보냄
   
   
2. Computation(연산 이주)
   - 요청한 데이터가 있는 컴퓨터에서 데이터를 처리하여 해당 결과를 요청한 컴퓨터에게 보내는 방식
   - 전송할 데이터가 많을 경우 데이터를 전송시키는 것보다 결과를 전송시킴
   - 많은 양의 파일을 처리하기 위하여 액세스 할 경우에 가장 적절
   
   
3. Process Migration(프로세스 이주)
   - 프로세스 전체 또는 일부를 다른 컴퓨터에서 실행되도록 하는 방식

* 캐싱 / 원격서비스

• Caching
  - 요구하는 자료가 캐시되어 있지 않으면 이 자료의 복사본을 서버로부터 클라이언트 시스템으로 이동시키고, 접근은 캐시된 복사본 상에서 이루어짐.
  
  
• 캐시 일관성 문제
  - 캐시의 갱신으로 데이터 불일치 문제가 발생
  
  
• 캐싱과 원격서비스 비교
  - 원격접근은 캐싱이 사용되면 지역 캐시에 의해서 효율적으로 처리
  - 원격서비스만으로 처리하면 네트워크를 통해서만 처리하기 때문에 네트워크 통신량, 서버부하, 성능 저하
  - 캐싱에서의 대량 자료 전송이 네트워크 부하가 적음
  - 캐시 일관성 문제는 캐싱의 가장 큰 단점
  - 캐시 일관성 문제는 읽기 접근 빈도가 많은 접근 형태에서 캐싱이 우수하다.

* Processor Pool

• 정의
  - 단순한 시스템으로만 구성되어 있는 HOST들을 서버와 함께 연결