운영체제 기술면접 준비10: 분산 운영체제 시스템 (현대의 운영체제 시스템)

자료구조, 운영체제, 네트워크, 시스템설계/NCS

운영체제 기술면접 준비10: 분산 운영체제 시스템 (현대의 운영체제 시스템)

개발자 aloe 2022. 10. 11. 19:20

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오늘은 분산 운영체제 시스템에 대하여 알아보자

그게 뭐냐구?

괜찮다 천천히 읽어보면 분명 이해할 수 있을 것이다.

우리 같이 데... 아니 공부 해보자

분산 운영체제 시스템

우리가 흔히 사용하는 운영체시 시스템은 분산 운영체제 시스템이다.

ex 클라이언트 / 서버

그래서 오늘은 클라이언트 / 서버 모델을 운영체제 관점에서 바라본

즉 분산 운영체제 시스템에 대하여 알아보자

개념

네트워크를 지원하는 컴퓨터에서 동작
원격에 있는 자원을 마치 지역 자원인 것처럼 활용

목적

자원 공유
연산 속도 향상
신뢰성 향상
컴퓨터 통신

장점

CPU의 처리 능력 한계를 극복 : 원격 이용하기 때
단일 CPU의 경우 한 단계 높이기 위해 제곱만큼 비용 증가 => 분산 시스템으로 해결
병목 현상 제거를 위한 필요한 자원의 추가 용이 => 확장성 높음 : 네트워크 추가만 하면되서
부하 균등 배분 가능(Load Balancing)
다수 사용자가 데이터 공유 가능
통신이 용이

단점

보안에 취약
소프트웨어 개발이 어려움
하나의 CPU를 사용할 때보다 적응성이 떨어짐
에러 발생 시 원인 파악이 어려움

분산 시스템의 결함(Failure)

링크 결함

• 사이트(컴퓨터, 노드, 교환기) 간 잘못된 연결로 발생

사이트 결함

• 사이트 자체에서 발생할 수 있는 결함

메시지의 분실

• 통신회선 상에서 발생된 전송 오류에 따른 메시지 손실

• 사이트 간 전송되는 메시지의 분실

데이터 결함이 발생하지 않는 이유 :

분산 시스템은 신뢰성을 위해 TCP / IP를 통해 돌아감 만약 데이터 결함이 있으면 그냥 버려버림

네트워크 내 모든 업무가 동일 하면 하나의 사이트로 간주 하나다는 것은 : 네이버 생각 여러 페이지 == 사이트가

하나의 네이버 사이트임

분산 운영체제의 구조

구조(=위상, Topology) : 어떠한 형태로 네트워크 연결이 되는지

성형 연결(Star Connected) 구조
환형 연결(Ring Connected) 구조
다중 접근 버스 연결(Multi-access Bus Connection) 구조
완전 연결(Fully Connected) 구조
부분 연결(Partially Connected) 구조
계층 연결(Hierarchy Connected) 구조

성형 연결(Star Connected) 구조

각 노드가 1:1(Point – To - Point) 형태로 중앙 컴퓨터(노드) 에 연결
중앙 컴퓨터를 통해 중재(mediate) 및 제어(control)를 받음
- • 제어가 집중
- • 모든 동작이 중앙 컴퓨터에 의해 관리
중앙 컴퓨터의 과부하는 전체적의 성능에 영향을 줌
중앙 컴퓨터의 고장은 전체적의 시스템을 마비 : 제어 받지 못해서
터미널의 증가에 따라 통신 회선 수도 증가

환형 연결(Ring Connected) 구조

각 노드는 이웃하는 다른 두 노드와 물리적으로 연결
정보 전달은 단방향 또는 양방향 방식이 있음
기본 비용은 사이트 수에 비례
메시지가 링을 순환할 경우 통신 비용 증가 ex 바로 옆에 없을때 건더 건너 가야하니까
근거리 네트워크 구조로 많이 사용 ex (lan)

다중 접근 버스 연결(Multi-access Bus Connection) 구조

한 시점에 단지 하나의 전송만이 가능 : 한놈 전송중이면 모두 stop 길이 하나임 ㅠㅠ
물리적 구조가 단순 => 증설이 단순
버스의 사용을 위한 경쟁 발생
성능 저하 발생
버스의 이상은 전체 시스템을 마비
한 사이트의 고장은 나머지 사이트들 간 통신에 영향을 주지 않음
버스의 대역폭에 제한을 받음 ex 쉽게 02년식 마을버스/ 2022년식 전기 버스

완전 연결(Fully Connected) 구조

네트워크 내의 모든 사이트들이 서로 직접 연결(Direct Link) 된 구조
기본 비용이 높음 : 하나 추가하면 다연결 해줘야함
사이트 간 메시지는 매우 빠름 : 각각 다 연결 되어 있어서
하나의 링크가 고장 나더라도 우회가 가능 => 고 신뢰성

부분 연결(Partially Connected) 구조

네트워크 내 사이트 간 부분적으로 연결
증설 비용이 완전 연결보다 낮음
메시지가 경유 되는 경우 메시지 전달이 늦어 짐
완전 연결 대비 신뢰성이 낮음
환형 연결(Ring Connected)도 부분 연결 구조 중 하나 (안에 다 지우고 선 하나만 연결하면)

계층 연결(Hierarchy Connected) 구조

사이트들을 트리(Tree) 형태로 구성
루트(root)와 서브(sub) 사이트 관계로 존재
노드는 하나의 부모와 여러 개의 자식 사이트를 가짐
비용은 부분 연결보다 낮음
특정 사이트의 고장은 자식 사이트의 중단을 초래 : 사진 빨간색 선 보면 중간이 죽으면 아래 자식 노드들 다 죽어버림

분산 운영체제 설계 시 고려사항

설계 시 고려사항

투명성(Transparency) : 자원 위치를 알 필요가 없음
- 내 컴퓨터에 있는거 처럼 쓰면됨 네트워크 공유 되어 있기 때문에 가능 ex 서버 자원
자원 공유 때문
- • 위치 투명성 : 위치에 관계없이 사용을 보장
- • 이주 투명성 : 자원들의 이동을 사용자는 알 필요가 없음
  - 이동 되는 자원은 크게 : 프로세스, 데이터, 연산을 말함
- • 복제 투명성 : 사용자 통보없이 자율적 복사 가능
- • 병행 투명성 : 자동 공유
- • 병렬 투명성 : 다수 처리기 사용제한 없음 ex CPU 몇개를 사용하던
융통성
신뢰성(Reliability) : 특정 사이트의 고장 후 작업 이관을 통한 해결
결함 내성(Fault Tolerance) : 고장 시 사용자의 요청 손실을 최소화
성능: 처리 속도가 느려지지 않도록 설계
확장성(Scalability) : 여러 형태의 기술을 확대할 수 있도록 설계