아파치 모듈 mod_unique_id

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설명:	각 요청마다 유일한 식별자를 가지는 환경변수를 -제공한다
상태:	Extension
모듈명:	unique_id_module
소스파일:	mod_unique_id.c

요약

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이 모듈은 어떤 특별한 상황에서도 "모든" 요청중에서 - 유일하도록 보장된 식별자(identifier)를 모든 요청에 제공한다. - 심지어 이 식별자는 특별하게 구성한 클러스터의 여러 컴퓨터들 - 중에서도 유일하다. 각 요청마다 환경변수 - UNIQUE_ID를 설정한다. 유일한 식별자는 여러가지 - 용도로 사용할 수 있지만, 설명은 이 문서의 범위를 넘어선다.

지시어들

이 모듈에는 지시어가 없습니다.

주제

이론

이론

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먼저 유닉스 시스템에서 아파치 서버가 어떻게 동작하는지 - 간략히 살펴보자. Windows NT는 현재 이 기능을 지원하지 않는다. - 유닉스에서 아파치는 여러 자식을 만들고, 자식 프로세스는 - 한번에 한 요청씩 처리한다. 자식은 실행중에 여러 요청을 - 처리한다. 여기서 중요한 것은 자식들이 서로 자료를 - 공유하지 않는다는 점이다. 앞으로 자식을 httpd 프로세스라고 - 한다.

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여러 컴퓨터로 웹사이트를 서비스한다면 클러스터(cluster)라고 - 부른다. 각 컴퓨터는 여러 아파치를 실행할 수 있다. 이들 모두를 - "우주"로 보면, 클러스터에 있는 컴퓨터들간에 많은 통신없이 - 각 요청마다 우주에서 유일한 식별자를 만들 수 있다.

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클러스터에 있는 컴퓨터는 다음 요구사항을 만족해야 한다. - (컴퓨터를 한대만 사용하더라도 컴퓨터 시간을 NTP와 동기해야 - 한다.)

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컴퓨터 시간은 NTP나 다른 네트웍 시간 프로토콜과 - 동기화된다.
컴퓨터의 호스트명이 모두 다르다. 그래서 모듈이 - 호스트명으로 찾으면 클러스터에 있는 각 컴퓨터마다 다른 - IP 주소를 얻는다.

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운영체제에서 pid (프로세스 id)가 32비트에 들어간다고 - 가정한다. 운영체제가 pid로 32비트 이상을 사용한다면 간단하지만 - 코드를 수정해야 한다.

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이런 가정하에 우리는 어떤 시점에서 클러스터의 어떤 컴퓨터에 - 있는 어떤 httpd 프로세스를 다른 모든 httpd 프로세스들과 - 구별할 수 있다. 컴퓨터의 IP 주소와 httpd 프로세스의 pid만으로도 - 충분히 구별할 수 있다. 그래서 요청에 대해 유일한 구별자를 - 만드려면 시간차를 구별할 수만 있으면 된다.

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시간을 구별하기위해 유닉스 시간(timestamp, 세계 표준시로 - 1970년 1월 1일 이후 지난 초)과 16비트 카운터를 사용한다. - 유닉스 시간은 초단위이고, 카운터는 일 초동안 65536까지 - 증가한다. ( ip_addr, pid, time_stamp, counter ) - 묶음은 어떤 httpd 프로세스에서 일 초동안 65536 요청을 구별할 - 수 있다. 그러나 카운터는 pid를 재사용하는 문제를 해결해야 - 한다.

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httpd 자식을 만들면 카운터는 ( 현재 밀리초 나누기 10 )을 - 65536으로 나눈 나머지가 된다. (몇몇 시스템의 밀리초 시간에서 - 하위 비트가 일치하지않는 문제때문에 이 공식을 만들었다.) - 유일한 식별자를 만들때 사용하는 시간은 웹서버가 요청을 받은 - 시간이다. 카운터는 식별자를 만들때마다 증가한다 (그리고 - 다시 시작한다).

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커널은 프로세스를 포크할때(fork) 각 프로세스에 pid를 - 할당하고, pid는 다시 시작할 수 있다. (pid는 많은 유닉스에서 - 16비트이지만, 최근 시스템은 32비트로 확장했다.) 그래서 시간이 - 지나면 같은 pid를 재사용할 수 있다. 그러나 같은 시간에 pid를 - 재사용하지 않는다면 위의 묶음은 유일하다. 즉, 우리는 시스템이 - 일초동안 프로세스를 65536개 이상 만들지 않는다고 가정한다. - (어떤 유닉스에서는 32768개 이상 프로세스를 만들면 pid 재사용 - 문제가 발생할 수 있지만, 이것조차도 일어날 것같지 않다.)

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시간이 어떤 이유에서건 반복된다고 가정해보자. 즉, 시스템 - 시계가 꼬여서 시간이 과거로 돌아가는 (혹은 시계가 너무 앞서가서 - 올바로 재설정한후 미래에 같은 시간이 되는) 경우다. 이 경우 - pid와 시간을 모두 재사용할 수 있다. 카운터의 초기화 공식은 - 이 문제를 해결하려고 고안되었다. 우리는 실제 무작위 숫자로 - 카운터를 초기화하길 원하지만, 많은 시스템에서 이런 수를 - 쉽게 얻을 수 없다. (예를 들어, seed가 필요하기때문에 - rand()를 사용할 수 없고, 시간은 최소한 일초 단위이기때문에 - 시간으로 seed로 사용할 수 없다.) 즉 완벽한 해결책이 없다.

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그럼 이 방법은 얼마나 괜찮을까? 컴퓨터중 하나가 요청을 - 초당 최대 500개 (시스템은 일반적으로 정적인 파일을 전송하는 - 것 이상의 작업을 하므로 이 글을 쓰는 시점에서 상당히 높은 - 값이다.) 서비스한다고 가정하자. 동시에 얼마만큼의 클라이언트를 - 처리하는가에 따라 자식의 개수가 결정된다. 그러나 우리는 - 비관적으로 한 자식이 요청을 초당 500개 처리할 수 있다고 - 가정한다. 재사용한 pid를 가진 자식의 500개 요청과 이전 자식의 - 500개 요청의 카운터값이 겹칠 수 있는 카운터 시작값 경우수는 - 1000개이다. 그래서 (초단위에서) 자식이 카운터값을 반복하여 - 유일성이 깨질 확률은 1.5%이다. 이것은 매우 비관적인 가정이며, - 실제 이럴 경우는 상당히 더 낮다. 그래도 시스템에서 이런 - 일이 발생할 것 같다면 (소스를 수정하여) 카운터를 32비트로 - 만들어라.

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섬머타임때문에 시계가 "뒤로 가는" 것을 걱정할지도 모른다. - 그러나 여기서 사용하는 시간은 국제 표준시(UTC), 즉 시간이 - "항상" 앞으로 가므로 문제가 없다. x86기반 유닉스에서는 - 적절한 설정이 필요하다. 메인보드 시계가 UTC를 사용하도록 - 설정해야 한다. 그러나 NTP를 사용한다면 재시작후 조금 지나면 - UTC 시간에 올바로 맞춘다.

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환경변수 UNIQUE_ID는 MIME base64 인코딩과 - 비슷한 방법으로 112비트 (32비트 IP 주소, 32비트 pid, 32비트 - 시간, 16비트 카운터) 묶음을 알파벳 [A-Za-z0-9@-]로 - 표현한다. 실제 MIME base64 알파벳은 - [A-Za-z0-9+/]이지만 +와 - /는 URL에서 특별한 의미로 사용하므로 제외했다. - 모든 값을 네트웍 바이트순서로 인코딩하기때문에 다른 바이트순서를 - 사용하는 아키텍쳐간에 값이 같다. 실제 인코딩 순서는 - 시간, IP 주소, pid, 카운터 순서이다. 이 순서에는 어떤 목적이 - 있지만, 프로그램은 인코딩 순서에 의존하여 값들을 분석하면 - 안됨을 강조한다. 프로그램은 인코딩된 UNIQUE_ID - 전체를 한 단위로 생각하고, 다른 UNIQUE_ID와 - 동일한지만 비교할 수 있다.

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순서는 앞으로 기존의 UNIQUE_ID 데이터베이스와 - 충돌을 염려하지않고 인코딩을 변경할 수 있도록 고안했다. - 새로운 인코딩은 첫 항목으로 시간을 사용하거나, 같은 알파벳과 - 비트 길이를 사용할 수도 있다. 시간이 기본적으로 증가하는 값이므로 - 클러스터에 있는 모든 컴퓨터가 요청 서비스를 중단하고 이전 - 인코딩 형식을 그만 사용하기위해 기준 초(flag second)만으로 - 충분하다. 이후 요청을 재게하고 새로운 인코딩을 시작할 수 - 있다.

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우리는 이 방법이 이 문제에 대하여 상대적으로 포팅가능한 - 해결책이라고 믿는다. 이 방법은 Windows NT와 같은 멀티쓰레드 - 시스템으로 확장할 수 있고, 앞으로 용도에 따라 확장할 수 - 있다. 미래에 필요한만큼 더 긴 식별자를 만들 수 있기때문에 - 생성한 식별자는 기본적으로 영원한 수명을 가진다. 기본적으로 - 클러스터의 컴퓨터들 사이에 통신이 필요없고 (부하가 작은 - NTP 동기만 필요하다), httpd 프로세스 사이에 통신도 필요없다 - (커널이 부여하는 pid값이 암묵적인 통신이다). 매우 특이한 - 상황이라면 인식자 크기를 줄일 수 있지만 더 많은 정보를 - 가정해야 한다. (예를 들어, 어떤 사이트에서 32비트 IP 주소 - 구분은 불필요하게 크지만, 이를 줄이는 방법은 상황에 따라 - 다르다.)