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네트워크 성능향상을 위한 시스템 호출 수준 코어 친화도
엄준용(Junyong Uhm),조중연(Joong-Yeon Cho),진현욱(Hyun-Wook Jin) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.1
기존의 운영체제는 매니코어 시스템에서 코어 수의 증가에 따른 확장성 문제를 보였다. 특히 네트워크 I/O 관점에서 코어가 많아질수록 기존의 운영체제가 가지는 캐시 일관성 비용, lock 오버헤드 등의 문제들은 네트워크 성능을 저하시키는 주된 요인이 된다. 많은 연구들이 마이크로커널과 같은 새로운 운영체제 구조를 제안하거나 커널 수준의 변경을 통해 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 그러나 이러한 해결책들은 이미 구현된 수많은 응용을 지원할 수 없다는 단점이 있다. 본 논문에서는 커널이나 응용 수준의 변경 없이 사용자 문맥과 시스템 호출 문맥을 분리시키고 코어 친화도를 적용하여 네트워크 성능을 향상시킬 수 있는 라이브러리를 제안한다. 구현된 시스템은 Apache를 통해 네트워크 처리량을 약 30% 향상시킬 수 있음을 보인다. Existing operating systems experience scalability issues as the number of cores increases. The network I/O performance on manycore systems is faced with the major limiting factors of cache consistency costs and locking overheads. Legacy methods resolve this issue include the new microkernel-like operating system or modification of existing kernels; however, these solutions are not fully application transparent. In this study, we proposed a library that improves the network performance by separating system call context from user context and by applying the core affinity without any kernel and application modifications. Experiment results showed that our implementation can improve the network throughput of Apache by up to 30%.
다중 큐를 지원하는 고속 I/O 장치를 위한 동적 코어 친화도
조중연(Joong-Yeon Cho),엄준용(Junyong Uhm),진현욱(Hyun-Wook Jin),정성인(Sungin Jung) 한국정보과학회 2016 정보과학회논문지 Vol.43 No.7
멀티코어 시스템에서 코어 친화도가 네트워크 I/O 성능에 미치는 영향은 다양한 연구들을 통해 관찰 되었다. 점차 고속화되는 네트워크 연결의 발전에 따라 효율적인 코어 친화도 정책은 중요한 성능 요소가 될 수 있다. 미들웨어 수준의 동적 코어 친화도 프레임워크는 네트워크와 디스크 I/O를 함께 고려한 코어 친화도 정책을 제안하였지만 다중 큐에 대한 고려는 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 기존 동적 코어 친화도 프레임워크에 사용된 알고리즘을 다중 큐를 지원하기 위한 구조로 확장하고, 40 기가비트 이더넷과 NVMe 디바이스를 장착한 시스템에서 파일 업로드 성능을 분석한다. 실험 결과 다중 큐를 지원하기 위한 동적 코어 친화도는 하둡 분산 파일 시스템의 파일 업로드 처리량을 최대 32% 향상시켰으며 매니코어 시스템에서 더 나은 확장성을 제공할 수 있음을 확인하였다. 또한 다중 큐 조합에 따른 성능영향에 대해 분석하여 다중 큐 분배 조합을 위해 고려해야 할 성능 요소들에 대해 논의한다. Several studies have reported the impact of core affinity on the network I/O performance of multi-core systems. As the network bandwidth increases significantly, it becomes more important to determine the effective core affinity. Although a framework for dynamic core affinity that considers both network and disk I/O has been suggested, the multiple queues provided by high-speed I/O devices are not properly supported. In this paper, we extend the existing framework of dynamic core affinity to efficiently support the multiple queues of high-speed I/O devices, such as 40 Gigabit Ethernet and NVM Express. Our experimental results show that the extended framework can improve the HDFS file upload throughput by up to 32%, and can provide improved scalability in terms of the number of cores. In addition, we analyze the impact of the assignment policy of multiple I/O queues across a number of cores.