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진현욱(Hyun-Wook Jin),김태근(Tae-Guen Kim),유혁(Hyuck Yoo) 한국정보과학회 1997 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2Ⅳ
현재 클러스터링(clustering) 환경에 대한 관심이 높아 감에 따라 클러스터링 시스템에서 전체 성능을 크게 좌우하는 노드간의 통신을 위한 초고속 통신 연구가 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 이러한 초고속 통신을 위한 모델의 분석은 기존의 통신 프로토콜을 분석하기 위한 소프트웨어로는 그 구조적 특성을 고려한 세분화된 측정이 어렵다. 이를 위해 본 논문에서는 클러스터링 환경에 관한 많은 연구에서 고속 통신의 지원을 위해 사용되고 있는 미리넷(Myrinet)의 소프트웨어를 분석하고 구조적 특성을 고려할 수 있는 고해상도 측정 기법을 제시하고 초고속 통신을 위한 연구에 기여하고자 한다.
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임베디드 리눅스에서 프로세스 우선순위를 고려한 실시간 통신 지원
진현욱(Hyun-Wook Jin),이상헌(Sang-Hun Lee),윤연지(Yeon-Ji Yun) 한국정보과학회 2007 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.34 No.2B
프로세스의 우선순위는 임베디드 시스템에서 수행되는 여러 가지 작업들의 중요도 또는 작업마감 시간의 임박성에 따라 결정되기 때문에 프로세스의 입출력 작업 시에도 반영되어야 한다. 하지만 많은 임베디드 운영체제들은 기존의 범용 운영체제를 기반으로 설계되었기 때문에 입출력 작업 시 프로세스의 운선순위를 반영하지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 새로운 통신 프로토콜 스택 구조를 제안하고 이를 임베디드 리눅스에 구현한다. 또한 본 논문은 이더넷이 산업용 기기 등의 연결에 활용될 수 있음에 주목하고 독립 이더넷 네트워크에 적합한 전송 프로토콜을 제안한다. 측정 결과 제안된 프로토콜 스택 RTDiP(Real-Time Direct Protocol)은 UDP/IP와 비교하여 단방향 통신 지연시간을 59%최대 감소시켰으며 통신 처리율을 최대 155% 향상시킬 수 있음을 보인다. 또한 낮은 우선순위를 갖는 배경 통신 프로세스에 의해서 UDP/IP는 532%나 단방향 통신 지연시간이 증가하나, RTDiP은 2% 미만의 증가만을 보임으로써 프로세스의 우선순위에 따라 패킷 처리가 이루어지고 이를 통해서 실시간 통신을 지원해줄 수 있음을 보인다.
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멀티 코어 시스템에서 멀티 포트 기가비트 네트워크 인터페이스 카드의 성능 분석
진현욱(Hyun-Wook Jin),이상헌(Sang-Hun Lee),이기영(Ki-Young Lee),윤연지(Yeon-Ji Yun) 한국정보과학회 2007 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.34 No.1B
멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드는 지원 가능한 대역폭의 합이 포트의 수에 따라서 결정된다. 따라서 I/O 버스와의 대역폭 균형을 맞출 수 있는 장점이 있다. 또한 상대적으로 저렴한 스위치 가격으로 높은 대역폭을 지원해 줄 수 있다. 이러한 이유에서 최근 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드는 고 가용성 서버뿐만 아니라 고성능 서버에서도 사용되기 시작하고 있다. 본 논문에서는 이러한 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드가 지원할 수 있는 최대 대역폭을 분석한다. 특히 최근에 등장한 멀티 코어 프로세서 서버에서 TCP/IP 성능 측정을 수행하여 멀티 코어 자원을 최대한 활용하는지를 분석한다. 분석 결과 현재 리눅스가 제공하는 인터럽트 분산 정책 및 패킷 처리 기법으로는 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드의 높은 대역폭 특성을 최대한 활용하기에는 부족함을 밝힌다. 또한 각 포트 별로 들어오는 네트워크 흐름의 특성이 서로 다를 때에 시스템이 그에 신속히 적응하지 못함을 측정 결과를 통해서 보인다. 이러한 측정 및 분석 결과는 멀티 코어 시스템에서 멀티 포트 NIC을 최대한 활용하기 위한 리눅스의 향상 필요성을 시사하며 그를 위한 방안을 제시할 수 있다.
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진현욱(Hyun-Wook Jin),차주헌(Joo-Heon Cha),김태근(Tae-Guen Kim),유혁(Hyuck Yoo) 한국정보과학회 1998 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.25 No.10
현재 ATM, Myrinet, Fast Ethernet 등의 고속 네트워크들이 출현하고 있으며, 이들을 이용하여 고속 통신을 지원하기 위한 다양한 노력들이 진행중이다. 이러한 노력은 크게 기존 프로토콜의 최적화와 고속 네트워크를 위한 새로운 초경량 통신 프리미티브(light-weight communication primitive) 개발의 두 방향으로 이루어지고 있다. 특히 최근에는 초경량 통신 프리미티브에 대한 관심이 높아지고 있으나, 이들에 대해서 실제 측정을 통한 지연시간(latency) 분석과 기존의 프로토콜과의 비교가 제대로 이루어지지 않고 있다. 또한 이러한 초경량 통신 프리미티브들의 분석이 기존의 측정 방식으로는 그 구조적 특성을 반영할 수 없는 문제점이 있다. 이에 본 논문에서는 지연시간 측정을 위한 새로운 기법을 제안하고 이를 이용하여 현존하는 LAN중에서 가장 빠른 Myrinet을 기반으로 Myrinet을 위한 초경량 통신 프리미티브와 기존의 프로토콜인 UDP/IP의 지연시간을 비교 측정했다. 본 논문은 기존의 연구들이 디바이스 드라이버 수준까지 측정했던 것과는 다르게 네트워크 인터페이스 카드의 firmware 수준까지 측정된 결과를 보여준다. 분석을 통해 송수신 과정에서 발생되는 바이트당 오버헤드(per-byte overhead)의 차이를 세밀하게 보인다. 또한 본 논문에서는 놀랍게도, 4KB이상의 데이타 송신 시에는 초경량 통신 프리미티브가 UDP/IP보다 오히려 더 큰 지연시간을 가짐을 보인다. High speed networks such as ATM, Myrinet, and Fast Ethernet are available today, and many researchers are efforting to enhance the performance of end-to-end communication on these high speed networks. We can classify these many efforts into two basic approaches. The first approach is optimization of traditional protocols such as UDP/IP, and the second is development of new light-weight communication primitives for high speed networks. Although the interests in light-weight communication primitives are growing more and more, the latency analysis of these primitives and the comparison with traditional protocols have not been studied thoroughly. In addition, existing measurement methods do not reflect the structural characteristics of new primitives. In order to solve these problems, this paper suggests a new measurement method which fits for analysis of new primitives, and shows the results of measurements of a new primitive for Myrinet and UDP/IP. Our measurements are performed at the firmware level of network interface card. which is different from existing measurements that performed at the device driver level. Our results clearly show the difference of per-byte overhead between the light-weight communication primitive and UDP/IP. An interesting result is that the primitive for Myrinet is found to be slower than UDP/IP for 4KB or larger data size.
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무선 망에서 데이터 링크 계층의 정보를 이용한 빠른 핸드오프
진현욱(Hyun-Wook Jin),최진희(Jin-Hee Choi),유혁(Hyuck Yoo) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1A
Mobile IP를 기반으로 하는 무선 네트워크의 개념이 확장됨에 따라 Mobile IP의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 하지만 Mobile IP에서 수행되는 핸드오프는 심각한 성능 저하를 초래하고 있으며, 이를 해결하려는 연구도 많이 진행되어 왔다. 그러나 기존의 연구들은 데이터 링크 계층의 특성을 전혀 고려하고 있지 않고 있기 때문에 핸드오프에 의한 문제들을 궁극적으로 해결하지는 못하고 있다. 본 논문은 데이터 링크 계층에서 수행되는 로밍 정보를 이용하여 Mobile IP가 핸드오프를 신속하게 처리하는 기법을 제시하고 이를 사용하여 성능 저하를 크게 막을 수 있음을 보인다.
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SPIN을 이용한 고속 네트워크 인터페이스 카드의 펌웨어 검증
진현욱(Hyun-Wook Jin),방기석(Ki-Seok Bang),최진영(Jin-Young Choi),유혁(Hyuck Yoo) 한국정보과학회 2000 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1A
고속 네트워크 인터페이스 카드에서 수행되는 펌웨어의 기능이 다양해지고 그 개발이 자유로워짐에 따라 체계적인 펌웨어의 정형검증이 요구된다. 본 논문은 정형검증 도구인 SPIN을 사용하며 미리넷 네트워크 인터페이스 카드에서 수행되는 펌웨어인 MCP를 정형검증하여 데이터 송신에 오류가 없음을 보인다. 이를 통해서 본 논문은 펌웨어에 대한 가능한 정형검증 방법을 보이고 SPIN의 적용 범위를 확대한다.
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진현욱(Hyun-Wook Jin),강현구(Hyun-Goo Kang),김종순(Jong-Soon Kim) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.34 No.9
병렬 클러스터 컴퓨팅 시스템에서는 노드간의 효율적인 통신이 시스템의 전체 성능을 좌우하는 중요한 요소로 인식되어 왔다. 따라서 지금까지의 많은 연구들은 노드간 통신(inter-node communication)의 성능 향상에 초점을 맞췄다. 하지만 최근 등장한 멀티 코어 프로세서(multi-core processor)는 노드간 통신 외에도 노드내 통신(intra-node communication)의 중요성을 크게 부각시키고 있다. 이와 같이 그 중요성이 점점 더 증가하고 있는 노드내 통신의 성능을 향상시키기 위해서 여러 가지 노드내 통신 향상 기법들이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 운영체제 커널의 도움으로 노드내 통신 시 발생하는 데이타 복사를 최소화하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 프로세스의 통신 버퍼를 상대 프로세스의 메모리 영역에 매핑하여 데이타 복사가 한번만 발생하도록 한다. 특히 제안된 기법은 리눅스 커널 버전 2.6을 위해서 설계된다. 성능 측정은 멀티 코어 프로세서를 장착한 시스템에서 이루어 졌으며, 기존 구현과 비교하여 본 논문에서 구현된 커널 모듈이 중간 및 작은 데이타 크기에 대해서 지연시간과 처리율을 각각 최대 62%와 144% 향상시킴을 보인다. 또한 프로세스가 수행되는 코어의 위치에 따라서 다른 성능을 보일 수 있음을 보인다. In parallel cluster computing systems, the efficiency of communication between computing nodes is one of important factors that decide overall system performance. Accordingly, many researchers have studied on high-performance inter-node communication. The recently launched multi-core processor, however, increases the importance of intra-node communication as well because the more the number of cores in a node, the more the number of parallel processes running in the same node. Though there have been studies on intra-node communications, these have limited considerations on the state-of-the-art systems. In this paper, we propose a Linux kernel module that minimizes the number of data copy by exploiting the memory mapping mechanism for high-performance intra-node communication. The proposed kernel module supports the Linux kernel version 2.6. The performance measurements over a multi-core system present that the proposed kernel module can achieve lower latency up to 62% and higher throughput up to 144% than an existing kernel module approach. In addition, the measurements reveal that the performance of intra-node communication can vary significantly based on whether the cores that run the communication processes are belong to the same processor package (i.e., sharing the L2 cache).
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