공개형 PaaS 클라우드 컴퓨팅 기반 공간정보 처리 시스템 개발 및 성능 평가

Abstract

클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 제공되는 서비스는 모델에 따라 각기 다른 특징을 지니고 있다. 기술이 복잡해지면서 여러 서비스 모델이 있지만 미국 국립표준기술 연구소의 표준 서비스 모델은 IaaS, PaaS, SaaS 이다. 서비스 모델을 묘사할 때 대부분 계층으로 나타내고 있지만 서로간에 반드시 관계될 필요는 없다. 전 세계적으로 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델 중 IaaS와 SaaS는 상용화 및 안정화되어 많이 활용되고 있다. 국내에서도 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용된 서비스가 급부상하고 있다. IaaS는 인프라 환경을 제공하는 서비스로 사용자들이 테스트 및 서비스를 제공하기 위해 필요한 컴퓨팅 물리적 자원을 복잡한 과정 없이 바로 가져다 쓸 수 있는 모델이다. 하드웨어를 구입하여 사용하는 방식에 비해 비용이 절감되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 적절하게 자원을 확장하거나 감소할 수 있기 때문에 효율성 측면에서도 큰 장점을 지니고 있다. SaaS는 제공하기 위한 컴퓨팅 자원에 소프트웨어가 설치되어 사용자가 바로 사용할 수 있도록 제공되는 서비스 모델이다. 그렇기 때문에 사용자는 자신의 장치에 소프트웨어를 설치할 필요가 없다. 대부분 웹 브라우저를 통해 제공되므로 브라우저가 탑재된 다양한 장치에 제공되며, 소프트웨어를 구매하는 것이 아닌 사용 기능 및 시간에 따라 요금이 청구되는 방식이다. 이러한 형태를 주문형 소프트웨어(On-demand Software)라고 한다. PaaS는 SaaS가 제공되는 형태를 개발자와 운영자 관점으로 이동한 서비스 모델로 볼 수 있다. 사용자들의 서비스에 대한 요구 조건이 점점 다양해지고 복잡해지지만 사용면에서는 편리한 서비스를 제공받기를 원한다. 그러다보니 서비스를 개발하거나 운영하는 부분이 점점 복잡해지고 있다. 하지만 이를 일반적인 환경에서는 해결할 수 있는 방법이 쉽지 않다. PaaS를 사용한다면 개발 및 운영에 필요한 환경을 서비스 형태로 제공받을 수 있어 개발자는 실 서비스에 필요한 기능을 좀 더 집중할 수 있으며, 운영자는 서비스 관리를 체계적으로 수행할 수 있다. 아직까지는 많이 활용되고 있는 IaaS와 SaaS에 비해 PaaS 모델은 필요성이 최근 부각되면서 전 세계적으로 초기 시장으로 접어들고 있다. 클라우드 기술을 선도하고 있는 기업에서도 PaaS와 관련된 상업적 서비스를 발표하기 시작하였고, 이와 관련된 오픈소스 소프트웨어에 대한 관심도 증가되면서 활동이 점차 넓어지고 있다. 공간정보 분야 관련 서비스는 일반 사용자에게 제공되는 서비스부터 복잡한 처리를 제공하는 서비스까지 광범위하다. 공간 데이터는 지리, 위치, 속성 등 여러 형태가 포함되어 있어 데이터를 시각화하거나 처리하는 공간정보 서비스를 제공하기 위해 여러 기술 활용이 필요하다. 하지만, 서비스를 제공하기 위해 사용되는 기술들은 데이터 특성으로 인해 개발자 및 운영자가 기술에 대한 설치부터 설정 등 모든 지식을 습득하기에는 어려움이 있다. 그렇기 때문에 공간정보 관련 기술을 PaaS를 통해 제공한다면 개말자 및 운영자 입장에서 큰 이점을 얻을 수 있다고 생각된다. 공간정보 분야에서도 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용한 서비스들이 전 세계적으로 발표되고 있지만, 대부분 데이터 중심의 SaaS 서비스이고 IaaS 장점을 활용한 연구가 몇 차례 수행되었다. 이에 반해 PaaS 관련된 연구 및 사례는 전 세계적으로 수행된 바 없다. 공간 데이터는 개인보다는 국가 차원으로 데이터가 수집되거나 관리되는 경우가 대부분이다. 그러므로 공공사업에 처음으로 사용되는 경우가 상대적으로 많을 수밖에 없다. 국내에서는 공공사업 정보시스템 웹 개발 표준 정립을 위해 전자정부 표준프레임워크를 제공하고 있다. 하지만, 전자정부 표준프레임워크에는 공간정보 웹 시스템 개발 시 필요한 공통적인 기능에 대해 고려하고 있지 않아 관련된 기술이 정의 및 구축되어 있지 않다. 공간정보를 다루기 위한 전 세계적 공통 웹 표준 인터페이스가 발표되어 있으며, 이를 표준프레임워크에서 활용할 수 있도록 제공함으로써 공간정보 서비스가 필요한 전자정부 웹 서비스 개발에 가속도를 붙일 수 있다. 표준프레임워크 목적인 품질 및 재사용 향상에도 부합되는 기술이다. 이번 연구에서는 앞서 언급한 여러 가지 사항을 고려하여 향후 공간정보 관련된 서비스를 PaaS에서 제공하기 위해 필요한 사항들을 정리하고 직접 구축하였다. PaaS 시스템은 여러 방법을 통해 구축될 수 있다. 이번 연구에서는 IaaS 기반에 PaaS를 구축하였다. IaaS 구축을 위해 오픈스택을 활용하였고, PaaS는 클라우드 파운더리를 활용하였다. 이 두 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델에 대표적인 오픈소스이다. 이 외에도 향후 실제 활용 및 확장 가능성을 위해 모든 기술은 오픈소스를 사용하였으며, 공간정보 처리 서비스 개발 시 국내 전자정부 표준프레임워크에 적용 가능하도록 설계하였다. 설계 및 구축된 시스템은 공간정보 분야에서 사용되는 특정 기능을 대상으로 한 것이 아닌, 공간정보 표준을 활용하여 향후 어디든지 활용할 수 있거나 확장 가능한 형태로 구축하였다. 또한, 향후 실제 구축된 시스템에 대해 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델에 따른 성능과 표준프레임워크 적용에 대한 성능 테스트를 수행하였다. PaaS는 관심이 급부상되고 있는 서비스 종류이다. IaaS와 PaaS 모두 최종 사용자에게는 SaaS 형태로 서비스가 제공된다. PaaS로 제공된 시스템이 IaaS로 제공된 시스템보다 심각한 성능 저하 요소가 존재한다면 이를 활용하는데 어려움이 있을 수 있다. 그러므로 구축된 시스템에 대해서 성능 테스트에 대한 검증이 반드시 필요하다. 아직까지 이러한 테스트가 수행된 사례가 없다. 국내 전자정부 표준프레임워크도 최근 PaaS 환경에서 제공하기 위한 연구가 진행 중이다. 공간정보 관련된 기능을 추가와 동시에 표준프레임워크 기반으로 서비스 제공 시 이점이 많지만 적용 전과 후에 내부적으로 변경되는 사항들이 있기 때문에 실제 서비스에 대한 성능 테스트 또한 반드시 필요하다. 향후 표준프레임워크 활용에 중요한 자료이지만 이러한 연구가 수행된 바 없다. 이번 연구에서 수행된 시스템 설계 및 구축과 성능 테스트 결과는 향후 공간정보 분야와 국내 전자정부 표준프레임워크에 대한 클라우드 컴퓨팅 적용에 중요한 연구 중 하나가 될 것으로 예상한다.|Recently, the software development scheme and its usage pattern are changing due to the Internet environment. It is the on-demand way to use the software directly through a web browser without any installation. Evolution of information and communication technology plays a huge role in the Web-based applications or service system development. In particular, cloud computing technology leads this advancement. Cloud computing is a collection of core technologies such as virtualization, network, storage, and distributed computing. It can be basically divided into three types of service model: Infrastructure as a Service(IaaS), Platform as a Service(PaaS), and Software as a Service(SaaS). Also, it can be classified into three deployment types, depending on the degree of openness: public, public, and hybrid. There are lots of research issues and development approaches in the theme of broad cloud computing. In case of Infrastructure as a Service, its related technologies and services have reached the stable stage; for instance, Amazon Web Service (AWS) and Google Cloud Platform. On the contrary, Platform as a Service standing for PaaS is an emerging cloud computing scheme. It provides technological bases and practical computing resources for Web-based applications developers and on-line system operators to design, build, and operate. Moreover, the e-government standard framework is evolving into the open cloud platform. Despite these huge paradigm movements in the information technology, the geo-spatial domains are still at an early stage in all aspects of core technology and application model development. Especially, PaaS is a new concept in the geo-spatial application fields. This study explores basic components for the geo-spatial application of PaaS cloud computing from the viewpoint of full open source: PaaS container, PaaS application performance, and PaaS cloud application model. To solve this problem, the test system on Spring framework was implemented using the pure open source base containing OpenStack and Cloud Foundry. As the results, the web-based geo-spatial application service development by PaaS container shows the advantageous points for system availability and extensibility. Experiments for PaaS performance test show significant results that both IaaS application and PaaS application are within the given tolerance level. PaaS cloud application model proposed in this study can be regarded as a reference model for the geo-spatial application service system development with many requirements including open source, PaaS, e-government framework, and OGC-based geo-data processing.