오픈플로우 기반의 과학실험데이터센터 네트워크의 성능 향상을 위한 스케줄링 알고리즘

공정욱,민석홍,이재용,김병철,Kong, Jong Uk,Min, Seok Hong,Lee, Jae Yong,Kim, Byung Chul 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.9

최근 많은 클라우드 서비스 제공자, 기업, 연구소 등에서 데이터센터를 활발히 구축하고 있다. 일반적으로 데이터 센터는 부하 분산을 위해 ECMP 데이터 포워딩 기법을 사용하여 트리 토폴로지 형태로 구축된다. 본 논문에서는 트리 토폴로지와 팻트리 토폴로지를 살펴보고, 또한 MLAG와 ECMP 같은 부하 분산 기술을 알아본다. 그리고 데이터 센터내의 호스트에 저장되어 있는 특정 파일을 데이터센터 외부로 효율적으로 송신할 수 있는 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 팻트리 토폴로지와 오픈플로우 프로토콜을 이용한다. 수치해석을 통해 성능 분석을 수행하며, ECMP의 성능과 비교한다. 이러한 성능 비교를 통해 평균처리율과 파일전송완료시간에 있어서 제안된 알고리즘의 성능이 우수함을 보인다. Recently data centers are being constructed actively by many cloud service providers, enterprises, research institutes, etc. Generally, they are built on tree topology using ECMP data forwarding scheme for load balancing. In this paper, we examine data center network topologies like tree topology and fat-tree topology, and load balancing technologies like MLAG and ECMP. Then, we propose a scheduling algorithm to efficiently transmit particular files stored on the hosts in the data center to the destination node outside the data center, where fat-tree topology and OpenFlow protocol between infrastructure layer and control layer are used. We run performance analysis by numerical method, and compare the analysis results with those of ECMP. Through the performance comparison, we show the outperformance of the proposed algorithm in terms of throughput and file transfer completion time.

KREONET 기반의 광역 규모 오픈플로우 네트워크 구축 및 성능 분석

홍원택,공정욱,정진욱,Hong, Won-Taek,Kong, Jong-Uk,Chung, Jin-Wook 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.18 No.6

최근 네트워크 가상화 기능 및 망에 대한 프로그래밍의 용이성을 제공해 줄 수 있는 기반 기술로 오픈플로우 기술이 주목 받고 있다. 국내에서는 캠퍼스 실험실 수준의 로컬 망에서 오픈플로우 기술의 적용 및 Layer 3을 경유한 캠퍼스 망 간의 연동이 이뤄지고 있지만 IP 계층에서의 네트워크 지연 등으로 인한 성능 저하가 문제되고 있다. 본 논문에서는 로컬 망 수준이 아닌 국가과학기술연구망 기반의 광역 규모 오픈플로우 망을 순수 Layer 2상에서 설계 및 구축하고 종단간 Round-trip Time 측정, TCP/UDP 성능 테스트를 통해 오픈플로우 망과 오픈플로우 적용 전 일반 망의 성능을 비교 분석한다. 분석 결과, 광역 규모의 오픈플로우 망은 일반 망과 비교할 때, UDP 스트림에 대한 초반 패킷 손실 문제를 제외하고 대등한 수준의 성능을 보였다. 또한, 초반 UDP 패킷 손실로 인한 성능 저하 현상은 컨트롤러 상에 반복 유입되는 동일한 "Packet_in" 이벤트에 대한 예외 처리를 구현함으로써 개선시킬 수 있었다. Recently, OpenFlow has been paid attention to as a fundamental technology which provides a function of virtualization and programmability in network. In Korea, deployment of OpenFlow networks in campuses and the interconnection between them through tunneling in layer 3 has been performed. However, the performance of the interconnected networks is decreased due to delay in IP layer. In this paper, we design and deploy nation-wide, not local, OpenFlow networks in a pure layer 2 environment over KREONET. After that, we do end-to-end Round-trip Time measurements and TCP/UDP performance tests in OpenFlow and normal networks, and do comparison and analysis on the test results. The results show that the nation-wide OpenFlow networks provide equal performance to normal networks except for the initial packet loss for UDP streaming. In regards to the performance decrease due to early UDP packet loss, we can mitigate it by implementing exceptional procedures in a controller which deal with the same continuous "Packet_in" events.

네트워크 기반 원격 협업 지원을 위한 End-to-End IP 멀티캐스트 모니터링 프레임워크 연구

조진용,공정욱,Jo, Jin-Yong,Kong, Jong-Uk 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.16 No.5

Despite its graceful bandwidth saving nature, IP multicast has not been successful in widely spreading and using. Challenging includes policy and technological issues such as inter-domain routing, multicast availability and reachability. Properly detecting and isolating the faults would be the first step to stabilize IP multicast. In this paper, we introduce a scalable multicast monitoring framework. To efficiently cope with multicast network and networking problems, it enlarges its monitoring scopes from collecting delivery statistics to verifying end-to-end multicast availability, reachability and interactivity. We carry out various networking experiments to verify the scalability and feasibility of the proposed framework. IP 멀티캐스트는 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 장점에도 불구하고, 관리도메인 간 정책적 이견 및 멀티캐스트 가용성과 도달성 등 기술적 문제로 인해 활용 확장에 한계를 가지고 있다. 멀티캐스트 오류 등 기술적 문제에 대한 탐지 및 차단은 IP 멀티캐스트의 안정화를 위해 우선적으로 해결되어야 할 과제이다. 본 논문은 네트워크와 네트워킹 환경에 대한 오류의 탐지 및 원인 추정이 가능하며, 효율적 활용 유지 확장을 위해 경편성(portability)과 관리성(manageability)을 갖춘 멀티캐스트 모니터링 프레임워크를 제안한다. 제안된 프레임워크는 IP 멀티캐스트의 가용성, 도달성 및 대화성의 탐지가 가능하며 백그라운드(background) 시험 및 요구형(on-demand) 오류 검증을 통해 네트워킹 환경의 성능 장애 요소들을 추정할 수 있다. 또한, 네트워크 자원을 효율적으로 활용함으로써 프레임워크의 확장성(scalability)을 제공한다. 네트워크 테스트베드에서 행해진 실험을 통해 제안된 프레임워크 확장성과 효용성을 입증한다.

서비스 오버레이 네트워크의 구성을 위한 NetFPGA 기반의 IP 서비스 게이트웨이

조진용,이소연,공정욱,김종원,Jo, Jin-Yong,Lee, So-Yeon,Kong, Jong-Uk,Kim, Jong-Won 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.18 No.6

오버레이 네트워크는 인터넷 연결성을 손상시키지 않고 새로운 네트워킹 기능을 제공할 수 있는 현실적인 방안이다. 본 논문은 서비스 오버레이의 용이한 구성을 지원하는 사용자 정의 네트워크 서비스를 소개하고 구성된 오버레이 네트워크 상에서 고속 데이터 평면 처리를 수행하는 서비스 게이트웨이의 하드웨어 및 소프트웨어 구조를 살펴본다. 또한, 멀티캐스트 응용 지원을 위한 서비스 오버레이 네트워크의 생성 과정을 예시한다. 국가과학기술연구망에 구축된 실험환경에서 서비스 게이트웨이의 성능 평가를 수행하고 수백 Mbps급 멀티미디어 서비스의 적용가능성을 확인한다. Overlay network is a ready-to-use solution to enable new network functionality with existing Internet connectivity intact. This paper introduces a network service which helps users easily compose their own service overlay networks through software-defined networks. We look into the structure of service gateway which enables 1 Gbps packet processing on composed overlay networks. We also provide examples for the way of composing service overlay for support multicast applications. Experiment results carried over the KREONET (Korea Research Environment Open NETwork) show the forwarding performance of the service gateway.

KREONET 환경에서 UCLP 를 위한 종단간 대역폭 보장 경로 설정에 관한 연구

김민아(Min-Ah Kim),공정욱(Jong-Uk Kong),홍원택(Won-Taek Hong) 한국통신학회 2006 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.7

그리드 네트워크 자원 관리기를 위한 네트워크 자원과 네트워크 서비스 인터페이스의 정의

김해현,차영욱,한장수,김춘희,공정욱,석우진,Kim, Hae-Hyun,Cha, Young-Wook,Han, Jang-Soo,Kim, Choon-Hee,Kong, Jong-Uk,Seok, Woo-Jin 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.16 No.4

그리드는 지리적으로 분산된 다양한 컴퓨팅 자원을 초고속 네트워크로 연결하여 고속 연산과 대용량 데이터의 처리를 가능하게 하는 기술이다. 서비스 품질이 보장되는 그리드 환경의 작업 수행을 위해서 컴퓨팅 자원뿐만 아니라 네트워크 자원의 관리와 제어가 요구된다. 본 논문에서는 그리드 네트워크 경로 및 자원의 생성과 예약을 지원하기 위하여 그리드 네트워크 자원의 정보 모델과 그리드 네트워크 서비스 인터페이스를 정의하였다. 그리드 네트워크 서비스 인터페이스에는 기존 GLIF의 자원 생성 및 예약 관련 메시지 이외에 그리드 네트워크 경로와 통보 메시지를 추가로 정의하였다. 또한, 두 단계 자원 예약 메커니즘을 지원하기 위하여 관련 상태와 메시지를 정의하였다. 그리드 네트워크 자원의 정보 모델과 그리드 네트워크 서비스 인터페이스를 이용하여 네트워크 자원 관리 시스템을 설계 및 구현하였으며, GMPLS 기반의 제어및 전달망을 갖는 그리드 환경에서 자원의 예약과 할당 및 해제를 실험하였다. Grid technology enables high performance computation and mass data processing by connecting geographically distributed computing resources to high-speed network. To carry on grid tasks requiring guaranteed quality of service, we need to build converged infrastructure which controls and manages network resources as well as computing resources. In this paper, we defined grid network service interface and information model to support grid network path, resource creation and reservation. In addition to resource creation and reservation messages of the existing GLIF, grid network path and notification messages were defined in the grid network service interface. We also defined related statuses and messages for two-phase resource reservation mechanism. We designed and implemented network resource management system based on the grid network information model and service interface. We experimented in resource reservation, allocation and release of network resources in grid environment with GMPLS control and transport network.

오픈플로우 기반 미래인터넷 테스트베드의 독립적 운용을 위한 가상화 기능 구현 및 성능 평가

민석홍,김승주,김병철,이재용,홍원택,공정욱,Min, Seok Hong,Kim, Seung Ju,Kim, Byung Chul,Lee, Jae Yong,Hong, Won Taek,Kong, Jong Uk 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9

최근 국내외에서는 새로운 네트워크 구조 및 프로토콜에 대한 연구 활동이 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 연구활동 지원을 위한 테스트베드 및 관련 기술에 대한 연구 활동이 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 OpenFlow 프로토콜 기반의 미래 인터넷 테스트베드 구축과 연구자들에게 독립적인 연구 공간 제공을 위한 네트워크 가상화 기술에 관한 연구가 함께 진행되고 있다. 네트워크 가상화는 많은 연구자들이 테스트베드를 공유하면서 각각의 연구에 대해 서로 영향을 주지 않고 테스트 베드 활용을 극대화하는 기술이다. 본 논문에서는 수락 제어 및 사용자의 최소 대역폭 보장을 제공하는 QoS기능을 포함하는 Enhanced FlowVisor를 구현하였다. 또한, OpenFlow 프로토콜 기반의 미래인터넷 테스트베드에서 Enhnaced FlowVisor의 성능 검증을 위한 실시간 비디오 스트리밍 실험을 수행 하였으며, 실험을 통하여 미래인터넷 테스트베드의 가상화된 네트워크에 각각의 연구들에게 서로의 트래픽 간섭없이 신뢰있고 안정적인 QoS 보장을 제공할 수 있음을 확인하였다. Recently, world-wide research activities on new network architectures and protocols are being actively progressed. Furthermore, research activities on testbed and related technologies for supporting those activities are being actively performed. In domestic study, research on the OpenFlow protocol based future Internet testbed implementation and research on its virtualization for supporting independent research experiments are being performed at the same time. The network virtualization is a technology which maximizes the testbed utilization without interfering each other for the individual research when many researchers share the testbed. In this paper, we implemented a Enhanced FlowVisor by extending basic FlowVisor by adding QoS functions which are admission control and minimum bandwidth guarantee. On the testbed, we performed a real-time video streaming experiment for verifying the performance of the Enhnaced FlowVisor on the OpenFlow protocol based future internet testbed. The result shows that the Enhanced FlowVisor can provide reliable and stable QoS to the individual researches without disturbing each other traffic on virtualized networks of the future Internet testbed.

그리드 네트워크 자원 관리 매니저의 설계 및 구현

전진수 ( Jin-su Jeon ),김해현 ( Hae-hyun Kim ),공정욱 ( Jong-uk Kong ),석우진 ( Woo-jin Seok ),김춘희 ( Choon-hee Kim ),차영욱 ( Young-wook Cha ) 한국정보처리학회 2008 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.15 No.2

그리드는 지리적으로 분산된 다양한 컴퓨팅 자원을 초고속 네트워크로 연결하여 고속 연산, 대용량 데이터 처리를 가능케 하는 기술이다. 그리드 컴퓨팅 자원을 안정적으로 지원하기 위해서는 표준화된 그리드 기술과 그리드 네트워크 자원에 대한 관리가 요구된다. 본 논문에서는 네트워크 자원관리를 위하여 네트워크 매니저를 그리드 표준화 기구인 OGF의 WSRF 요구 사항을 기반으로 설계하였다. 또한, 단계별로 추상화된 네트워크 토폴로지 모델을 채택하여 2 단계의 자원 예약과 예약 시간에 따른 자원 할당 및 해제를 수용할 수 있도록 설계하였다. 설계된 그리드 네트워크 매니저를 이용하여 GMPLS 기반의 제어 및 전송망에서 예약 시간을 통한 자원의 예약 및 할당을 실험하였다.

모바일 그리드 시스템의 자원 관리를 위한 통신 프로토콜의 설계

이현주 ( Hyun-joo Lee ),김태경 ( Tae-kyung Kim ),김학주 ( Hak-joo Kim ),공정욱 ( Jong-uk Kong ),정태명 ( Tai-myung Chung ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.2

현재까지의 그리드 컴퓨팅에 대한 연구는 주로 유선 네트워크 기반에서 이루어져왔다. 하지만 무선 네트워크 인프라가 점차 발전하고 있고, 이동 단말기의 성능이 고도화되어 가고 있는 상황에 비춰봤을 때, 무선 네트워크를 기반으로한 이동 그리드 컴퓨팅에 대한 요구가 점차 현실화될 것으로 예상된다. 본 논문에서는 무선 네트워크 환경에서 이동 단말을 그리드 자원으로 사용하기 위한 단말기의 요구사항을 분석 및 기능을 정의하고 더불어 프록시 기반 구조에 따르는 통신 프로토콜의 설계를 하고자한다.

중첩망 구성을 위한 SDN기반의 중앙 제어기의 개발

이소연(Lee So Yeon),조진용(Jo Jin Yong),공정욱(Kong Jong Uk) 한국통신학회 2012 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.2