Middleware Services for P2P Computing in Wireless Grid Networks
황준석, Praveen Aravamudham (2004) · IEEE Internet Computing
무선 grid 네트워크의 P2P 컴퓨팅을 위한 Signal (Scalable Inter-Grid Network Adaptation Layers) 미들웨어. 모바일 기기를 proxy server 매개로 Globus / OGSA 그리드에 통합하며, 4 가지 핵심 도전 (heterogeneity / 저대역폭·고지연 / 장시간 disconnection / 전력 소비) 을 해결한다. NSF Middleware Initiatives (BMP) 의 확장이자 wirelessgrids.net team 의 일원으로 황준석 의 1기 인용 상위 paper 중 하나.
- RQ: 모바일·무선 환경의 자원 제약 (배터리·대역폭·연결성·CPU·storage) 하에서 P2P 와 Grid 서비스를 통합 제공하려면 어떤 미들웨어 아키텍처가 필요한가? proxy 가 어떻게 mobile peer 의 grid 참여를 매개하는가?
- 방법론: 아키텍처 설계
- 데이터: 개념·아키텍처 paper; XML 예제 (resource-based UDDI midlet entry, QoS specification with CPU 10 / Memory 128MB / Bandwidth 48Mbps / Packet Loss <2%), Sharp Zaurus + Compaq Presario 예시 device, Mobile Analyzer / MMJFS / Gram (Globus Toolkit 3.0) 응용 시나리오
- 주요 발견: Signal 의 핵심 design — (1) proxy 가 mobile device 의 Monitoring and Discovery Service (MDS) 인터페이스, (2) OGSA Indexing Service 통해 mobile 자원을 grid service 로 광고, (3) Generic Security Service (GSS) API + SOAP 통신, (4) prefetching / caching 으로 weak connectivity 보완, (5) Care-of Address (COA) 기반 roaming 지원, (6) 계층적 job scheduler (resource-aware + application-aware 통합), (7) bandwidth broker 가 wireless domain 내·간 QoS 협상.
- 시사점: 모바일 기기는 proxy 매개 의 적절한 미들웨어 layer 만 있으면 supercomputer 수준 grid 의 peer 가 될 수 있다. 다만 security / trust management / 경제적 메커니즘 통합이 future work.
요약
본 paper 는 황준석 의 1기 P2P middleware 라인의 무선 확장이자 정점 작업이다. 황준석 이 wirelessgrids.net interdisciplinary team 의 멤버 (Gaynor·Hwang·McKnight 2003 CCCT ‘03 ref [3]) 이며, NSF Middleware Initiatives 의 BMP 프로젝트 (http://imint.syr.edu/bmp.html) 가 Signal 의 직접 모태다. 출발 진단은 (1) Grid computing 이 shared-resource 의 de facto 표준이 됐지만 fast & reliable 연결을 가정한 설계라 모바일 환경에 부적합, (2) 모바일 기기의 storage·CPU 제약으로 Globus Toolkit 직접 설치 불가, (3) Phan·Hung·Dulan (MobiCom 2002) / Corte·Puliafito·Tomarchio (ERSADS 1999) / Bruneo et al. (CCGRID 2003) 의 mobile grid 시도들이 scalable middleware 차원에서 미흡하다는 점이다.
Signal 아키텍처의 핵심 아이디어는 proxy-based 매개 다. 모바일 기기가 직접 Globus 와 통신하는 대신 (1) Mobile Analyzer 같은 client 미들웨어가 job request 코드를 생성, (2) SOAP + GSS API 로 proxy server 와 통신, (3) proxy 가 MDS 로 자원 확인 + adaptation middleware layer 로 remote 실행 매개, (4) 결과는 router 의 Care-of Address (COA) 로 mobile node 에 반환. 이 job 위임 으로 mobile device 의 전력·대역폭 사용 최소화. 발견·등록은 resource-based UDDI — wireless device 정보 (Sharp 3G PDA, Bluetooth 등) 를 XML 로 표현해 distributed registry 에 midlet group 으로 게시, non-grid wireless device 도 grid-enabled device 발견 가능.
QoS 는 4 부분으로 처리: (i) QoS property 기반 자원·서비스 발견, (ii) application/middleware/network 3 계층에서 XML 로 QoS 보장, (iii) QoS 파라미터 기반 자원 관리, (iv) computation-rich mobile 기기의 local computation 지원. 예시 (Figure 3): CPU 10 / Memory 128MB / Bandwidth 48Mbps / Packet Loss <2% 요구를 XML 로 표현, 측정 결과 (Bandwidth 47 Mbps / Loss <1% / Delay 2ms) 와 alternative QoS (Bandwidth 30Mbps / Loss <20% / Delay 10ms + Device 192.21.3.1) 를 status report 로 proxy 에 통보. 계층적 job scheduler (resource-aware + application-aware) 가 priority flag, deadline, computational cycle availability 를 통합 고려해 job delegate. bandwidth broker (Hwang et al. CCGRID 2003 ref [12]) 가 wireless domain 내·간 자원 협상 담당.
본 paper 의 future work 으로 명시된 security / trust management / 경제 메커니즘 통합 은 곧 Trust Embedded Grid System for the Harmonization of Practical Requirements (trust embedded grid), junseokhwang-2008-dynamic-reputation-heterogeneous (동적 평판 메커니즘), junseokhwang-2011-trust-management-utility-computing (utility computing 신뢰 관리) 의 후속 라인으로 직접 연결된다. 1기 P2P middleware 라인 (Charging Control and Transaction Accounting Mechanisms Using IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware for P2P Services, IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware Design for P2P and Open GRID Services, A Middleware Approach for SAINT (Secure, Automatic, Interoperable, and Transparent) Peer-to-Peer Content Services, Role-based Access Control for Collaborative Enterprise in Peer-to-Peer Computing Environments) 의 무선 통합 정점이자, 2기 ICT 정책 시대 (특히 A mixed spectrum management framework for the future wireless service based on techno-economic analysis: The Korean spectrum policy study spectrum 정책) 로 전이하기 전 기술적 prototype 의 종결 이다.
핵심 결과
Signal 아키텍처의 7 핵심 구성요소:
| 구성요소 | 역할 |
|---|---|
| Proxy server | mobile 자원을 grid 에 매개; MDS·Indexing 통해 광고 |
| OGSA Indexing Service | transient repository, 다른 peer device 의 발견 |
| SOAP + GSS API | proxy ↔ mobile 통신·인증 |
| MMJFS + Gram (Globus 3.0) | dynamic job scheduler on proxy |
| Mobile Analyzer client | distributed data access, job code 생성 |
| Router (COA-based) | mobile node roaming 지원 |
| Bandwidth Broker | wireless domain 내·간 QoS 자원 협상 |
QoS XML 표현 예 (Figure 3, 4, 5):
| 필드 | 요구 | 측정 | Alternative |
|---|---|---|---|
| CPU | 10 | - | - |
| Memory | 128 MB | - | - |
| Wireless Device | Sharp-Zaurus | Sharp-Zaurus | (Device 192.21.3.1) |
| Bandwidth | 48 Mbps | 47 / 30 Mbps | 47 Mbps |
| Packet Loss | <2% | <1% / <20% | <1% |
| Delay | (미명시) | 2ms / 10ms | (미명시) |
연구 계보
황준석 1기 P2P middleware 라인의 정점. 직접 predecessor 는 (1) Foster et al. (2002) OGSA “The Physiology of the Grid”, (2) Foster·Kasselman·Tuecke (2001) “The Anatomy of the Grid” Virtual Organizations, (3) Gaynor·Hwang·McKnight (CCCT 2003) “Overview of Wireless Grids” — 황준석 자신의 라인 정의, (4) Phan·Hung·Dulan (MobiCom 2002) “Integrating Mobile Wireless Devices into the Computational Grid”, (5) Corte·Puliafito·Tomarchio (ERSADS 1999) Agent-Based Framework for Mobile Users, (6) Bruneo et al. (CCGRID 2003) Communication Paradigms for Mobile Grid Users, (7) W3C SOAP 1.1, (8) Tuisku (European Across Grids 2003) MIDP Wireless Java Peers, (9) Czajkowski et al. (2001) Grid Information Services, (10) GT3 Index Service User’s Guide (2003), (11) McKnight & Howison (CCCT 2003) “Towards a Sharing Protocol for Wireless Grids”, (12) Hwang et al. (CCGRID 2003) “A Market Based Bandwidth Broker System for Grid Networks” — 황준석 자신의 BMP/Grid 통합 작업, (13) OGSI Specification (Tuecke et al. 2003) 이다. 같은 1기 sibling 으로 Charging Control and Transaction Accounting Mechanisms Using IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware for P2P Services / IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware Design for P2P and Open GRID Services (IRTL middleware), Market-based Network Formation for an Ad Hoc, P2P Wireless Network (무선 ad-hoc 시장), An Implementation Study of a Dynamic Inter-Domain Bandwidth Management Platform in Diffserv Networks (BMP 구현), Grid and P2P Economics and Market Models (grid 경제 framework) 와 한 가족. 후속 2기 진입 시 wireless grid 자체보다 spectrum 정책 으로 관심 이동 (A mixed spectrum management framework for the future wireless service based on techno-economic analysis: The Korean spectrum policy study).
See also
- 황준석
- Praveen Aravamudham
- IEEE Internet Computing
- 무선 그리드
- P2P 컴퓨팅
- 미들웨어
- Charging Control and Transaction Accounting Mechanisms Using IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware for P2P Services
- IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware Design for P2P and Open GRID Services
- Market-based Network Formation for an Ad Hoc, P2P Wireless Network
- Trust Embedded Grid System for the Harmonization of Practical Requirements
- A mixed spectrum management framework for the future wireless service based on techno-economic analysis: The Korean spectrum policy study
인접 그래프
- 인물 2
- 방법론 1
- 개념 1
- 주제 2
- 수록처 1
- 분류 1
- 논문 11
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논문 (6)
- Cross-Network Open Provisioning Intelligent Network (COPIN) for Bandwidth Transaction Services in the Next Generation Internet
- Grid and P2P Economics and Market Models
- IRTL (Information Resource Transaction Layer) Middleware Design for P2P and Open GRID Services
- Market-based Network Formation for an Ad Hoc, P2P Wireless Network
- Transaction Management for Sender/Receiver-Payment Schemes in Charging and Accounting Systems for Interconnected Networks
- Trust Embedded Grid System for the Harmonization of Practical Requirements