컴퓨터 시스템 정리 (분산 시스템, 병렬 시스템, 클러스터 시스템, Real-Time 시스템, Handled 시스템)

병렬 시스템(Parallel System)

다중 프로세서(Multi Processors) 시스템이다. 2개 이상의 CPU가 각자 맡은 역할을 수행하는 개념으로 이해하는 것이 쉽다. 

Tightly coupled system - 프로세서들이 메모리와 클락을 공유하면서 사용한다. 

 

2가지 구조가 있다.

대칭 구조(Symmetric multiprocessing, SMP)

각각의 프로세서가 동일한 운영체제 사본을 가지고 수행한다. 또한 많은 프로세서가 퍼포먼스가 나빠지지 않으며 한 번에 수행된다. 대부분의 OS가 이를 지원하고 있다.

비대칭 구조(Asymmetric multiprocessing, AMP)

각각의 프로세서가 각자의 역할이 존재하며, 마스터(master)프로세서와 노예(slave) 프로세서들로 구성되어 있다. 마스터 프로세서(CPU)가 노예 프로세서들에게 일을 할당하는 구조이다. 거대한 시스템에서 사용하고 있다.

 

장점 

1. 경제적이다.

2. 처리량이 높다. (High Throughput)

3. garceful degradation, fail-soft system : 시간이 지날 수록 실패하는 비율이 작다.

4. 신뢰성이 높다. : 하나의 CPU가 고장이 나더라도 다른 CPU가 일을 수행할 수 있다.

 

https://techdifferences.com/difference-between-symmetric-and-asymmetric-multiprocessing.html

쉬운 이해 : 공장에서 여러 사람들이 각자의 물품을 만들어 내는 과정을 생각하면 병렬 시스템입니다.

 

분산 시스템(Distributed System)

분산 시스템의 등장은 개인용 컴퓨터가 보급되면서 인터넷이 활성화되기 시작하고 분산 시스템의 개념이 나왔습니다. 대형 메인 프레임 컴퓨터를 사용하는 것보다 개인용 컴퓨터를 여러 개 사용하여 하나로 묶어 대형 컴퓨터에 버금가는 시스템을 만드는데 이것이 바로 분산 시스템입니다. 

LAN 같은 네트워크 인프라를 필요로 한다. 구조는 클라이언트 - 서버로 되어있다.

Loosely coupled system - 각각의 프로세서는 각자의 로컬 메모리를 가지고 있다. 병렬 시스템과의 차이점이다. (병렬 시스템은 메모리를 공유) 또한 high-speed 버스와 네트워크를 통해서 다른 프로세서와의 소통을 한다.

https://subscription.packtpub.com/book/application_development/9781787126992/1/ch01lvl1sec9/distributed-computing

장점

1. 자원의 공유

2. 속도가 빠르다.

3. 신뢰성이 높다.

4. Communication을 한다.

쉬운 이해 : 하나의 작품을 만들기 위해서 여러 사람들이 붙어서 제작하는 것이 분산 시스템입니다.

 

클러스터 시스템(Clustered System)

네트워크에 있는 여러 컴퓨터들을 병렬적으로 하나의 거대한 시스템으로 만드는 것. 분산 시스템이든 병렬 시스템이든 하나의 단일 시스템구조가 목표이다. 여러 시스템들에게 공유 저장소를 허용한다. 

 

비동기식 클러스터링(Asymmetric clustering) : 다른 서버들이 대기하는 동안 하나의 서버가 응용 프로그램을 실행하는 구조

동기식 클러스터링(Symmetric clustering) : 모든 N개의 호스트 서버들이 응용 프로그램을 실행하는 구조 

장점

높은 신뢰성을 띈다.

 

Real-Time 시스템

특정 분야에 특화된 시스템으로 보통 과학 실험과 의학적 시스템, 산업 제어 시스템, 가상현실, 전투기 등에 쓰이는 시스템이다. 제한된 고정 시간 안에 처리되는 구조이다. Hard-real time과 Soft-real time으로 구분된다. 또한 Real-Time 시스템은 정확성이 핵심이다.

Hard real-time

일반적인 OS는 지원하기 어렵다. ms 단위로 처리되기 때문에 시간을 준수하지 못한다면 심각한 일이 발생할 수 있다. 또한 항상 시스템의 모든 환경과 동기를 유지하고 있어야 한다. 보조 저장소가 제한되거나 없는 경우가 있으며, 데이터는 short-term memory나 ROM에 저장된다. 

ex) 전투기, 항공관제, 미사일 자동 조준, 무기 제어 등

Soft real-time

Hard real-time에 비해서 시간 준수의 엄격함이 조금 떨어지긴 하나, 시간을 넘어간다면 불편함이나 잘못됨이 발생할 수 있다. 시스템의 과부하가 발생할 시에는 응답 시간이 증가할 수 있는 단점이 있다. Soft real-time에 오류가 발생한다면 체크포인트 이전으로 복구를 진행하여 처리한다.

ex) OLTP, 온라인 예약 등

https://users.ece.cmu.edu/~koopman/des_s99/real_time/

Handled 시스템

예전 휴대폰에서 사용하던 시스템. 특징은 제한된 메모리 용량과 느린 프로세서 성능, 작은 화면 사이즈이다.

ex) Personal Digital Assistant(개인용 디지털 단말기)