[논문 리뷰] On the Use of CORBA in High Level Software Applications at the SLS

M. Boege, J. Chrin|arXiv (Cornell University)|2001. 11. 02.

Distributed and Parallel Computing Systems인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 스위스 라이트 소스(SLS)에서 고수준 빔 다이내믹스 응용 프로그램을 위한 CORBA 기반 미들웨어 프레임워크를 제시한다. 이 프레임워크는 가속기 물리, 제어 시스템, 데이터베이스, 로깅 서비스에 대한 분산형, 상호운용성 있고 지속 가능한 액세스를 가능하게 한다. 프레임워크는 CORBA의 Portable Object Adaptor (POA), Implementation Repository (IMR), 그리고 Event Service를 활용하여 확장성 있고 신뢰성 있으며 프로그래밍 언어와 플랫폼에 관계없이 통신할 수 있도록 한다. 이는 SLS의 시운전 및 첫 번째 운영 기간 동안 최소한의 운영자 간섭으로도 안정적으로 작동함을 입증하였다.

ABSTRACT

Beam dynamics applications at the Swiss Light Source (SLS) have benefitted from a distributed computing environment in which the Common Object Request Broker Architecture (CORBA) forms the middleware layer and access point to several different software components.A suite of remote CORBA server objects provides the client with a convenient and uniform interface to the CDEV (Common DEVice) controls library, the TRACY accelerator physics package, the Oracle database, and en event logging facility. Use is made of methods provided by the CORBA Portable Object Adaptor for accessing ORB functions, such as object activation and object persistence, the Implementation Repository for the automatic reactivation of servers, and the CORBA Event Service for the propagation of controls and physics data. An account of the CORBA framework, as used by applications in the commissioning and first operation of the SLS, is presented.

연구 동기 및 목표

• SLS에서 고수준 빔 다이내믹스(BD) 응용 프로그램을 위한 확장성 있고 분산형 컴퓨팅 환경을 개발하기 위해.
• 다양한 프로그래밍 언어로 작성되고 다양한 플랫폼에서 실행되는 소프트웨어 컴포넌트 간의 원활한 상호운용성을 보장하기 위해.
• 가속기 모델링, 장치 제어, 데이터베이스, 이벤트 로깅을 위한 지속 가능한 원격 액세스 서비스를 제공하기 위해.
• CORBA의 표준화된 인터페이스 계층을 통해 저수준 통신 프rotocol와 API를 추상화함으로써 클라이언트 측 복잡성을 줄이기 위해.
• SLS 시운전 및 운영 기간 동안 시스템의 신뢰성과 운영자 간섭 최소화를 보장하기 위해.

제안 방법

• 분산 컴포넌트 간 원격 메서드 호출을 가능하게 하기 위해 핵심 통신 미들웨어로 CORBA의 Object Request Broker (ORB)를 사용하였다.
• 유형 안정성 있는 인터페이스를 정의하기 위해 CORBA 인터페이스 정의 언어 (IDL)를 사용하였으며, 이를 C++ 및 자바 클라이언트와 서버용 스텁과 스켈레톤으로 컴파일하였다.
• 가용성 정책을 구성 가능한 정책을 사용하여 객체 활성화, 지속성, 요청 디스패칭을 관리하기 위해 Portable Object Adaptor (POA)를 활용하였다.
• 서비스 가용성을 보장하기 위해 CORBA 서버를 필요에 따라 자동 재활성화할 수 있도록 Implementation Repository (IMR)를 사용하였다.
• 이벤트 채널을 통한 이벤트 기반의 비동기 전파를 통해 클라이언트로 제어 및 물리 데이터를 전송하기 위해 CORBA 이벤트 서비스를 구현하였다.
• ORB 마샬링을 사용하여 CORBA 브리지 서버를 통해 레거시 시스템(EPICS, Oracle)을 통합하였으며, 데이터 전송을 위해 이를 활용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준화되고 플랫폼 및 언어에 구애받지 않는 미들웨어는 SLS에서 이질적인 빔 다이내믹스 소프트웨어 컴포넌트 통합에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ2 CORBA의 POA 및 IMR 기능이 실시간 가속기 환경에서 지속적이고 확장 가능하며 자가 복구 기능을 갖춘 서버 운영을 얼마나 잘 보장할 수 있는가?
• RQ3 CORBA 기반 원격 메서드 호출과 이벤트 기반 통신은 성능과 신뢰성을 유지하면서도 클라이언트 측 복잡성을 어떻게 줄일 수 있는가?
• RQ4 데이터베이스 작업에서 CORBA 기반 데이터 액세스는 JDBC와 같은 네이티브 API에 비해 성능 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 CORBA 이벤트 서비스는 가속기 제어 시스템의 실시간 모니터링 및 데이터 배포를 위해 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• CORBA 프레임워크는 SLS 시운전 및 첫 번째 운영 기간 동안 여러 빔 다이내믹스 응용 프로그램의 신뢰성 있고 간섭 최소화된 운영을 성공적으로 가능하게 하였다.
• POA 기반 서버번 관리와 함께 IMR를 사용함으로써 자동 서버 재활성화가 보장되어 시스템의 강건성과 가용성이 향상되었다.
• CORBA의 마샬링 메커니즘을 통한 데이터베이스 액세스는 JDBC API를 사용할 경우보다 약 50% 빠른 것으로 관측되어 CORBA의 최적화된 데이터 전송 방식이 성능 이점을 제공함을 시사하였다.
• CORBA 이벤트 서비스를 통해 보정된 데이터 및 장치 모니터링 이벤트의 효과적인 비동기 전파가 가능했으며, 푸시 및 풀 기반 통신 모두를 지원하였다.
• 프레임워크는 저수준 통신 및 API 차이를 추상화하여 개발자가 시스템 통합에 신경 쓰지 않고도 응용 프로그램 로직과 사용자 인터페이스 설계에 집중할 수 있도록 하였다.
• 전체 시스템은 안정성과 확장성을 입증하였으며, 3 Hz 글로벌 오비트 피드백 시스템과 같은 복잡하고 실시간적인 응용 프로그램을 지원하였다.