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범용 서버 프로세서에서의 FLsched 스케줄러 성능 고찰
조희승(Heeseung Jo) 한국정보과학회 2020 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.26 No.9
프로세서 구조가 매니코어 형태로 발전하고 있고, 한 프로세서에 집적되는 코어의 수는 지속적으로 증가하고 있다. 급속히 증가하는 인공지능과 딥러닝 워크로드는 급속히 증가하고 있고, 계산 집약적이고 매우 큰 병렬성을 요구하는 워크로드 또한 이러한 추세를 가중시키고 있다. 반면, 운영체제에서 매니코어를 지원하기 위한 스케줄러의 발전은 하드웨어 발전 속도를 따라가지 못하고 있지만, 최근 리눅스 운영체제에서 매니코어 프로세서를 고려하여 최적화된 FLsched가 제안된 바 있다. FLsched는 Xeon Phi 프로세서를 고려하여, lockless 디자인과 context switch의 수를 최소화함으로써 성능의 향상을 이루고자 한다. 본 연구에서는 FLsched가 범용 서버급 프로세서에서도 타당성을 가지는지, 성능 향상이 가능한지 분석하고 고찰해 본다. 다수의 서버급 워크로드와 벤치마크를 이용한 성능평가 결과, CFS 대비하여 FLsched가 우수한 성능을 나타내었으며, Xeon Phi에서 보다 그 성능의 향상 정도가 더 큰 것으로 나타났다. 주요한 이유로 FLsched의 lockless 디자인이 주요한 것으로 분석된다. The processor structure has evolved into a manycore processor, and the number of cores integrated into a processor has been continuously increasing. Rapidly increasing AI and deep learning workloads, that are computation-intensive and highly parallel, are also accelerating this trend. Conversely, the development of the OS scheduler to support manycore processors cannot match with the speed of hardware development. But recently, FLsched has been proposed which considers manycore processors in the Linux operating system. FLsched aims the Xeon Phi processor and focuses on improving the scheduler performance by removing the internal locks and by minimizing the number of context switches. In this paper, we analyze and study if FLsched is feasible in general-purpose server-class processors and if the performance can be improved. As a result of a performance evaluation using many server-class workloads and benchmarks, FLsched showed superior performance compared to CFS, and the degree of improvement in the performance was greater than in the Xeon Phi. The lockless design of FLsched is the main reason.
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리눅스 SSD caching mechanism 의 성능 비교 및 분석
허상복,박진희,조희승,Heo, Sang-Bok,Park, Jinhee,Jo, Heeseung 한국스마트미디어학회 2015 스마트미디어저널 Vol.4 No.2
During several decades, hard disk drive(HDD) has been used in most computer systems as secondary storage and, however, the performance enhancement of HDD is limited by its mechanical properties. On the other hand, although the flash memory based solid state drive (SSD) has more advantages over HDD such as high performance and low noise, SSD is still too expensive for common usage and expected to take several years to replace HDD completely. Therefore, SSD caching mechanism using the SSD as a cache of high capacity HDD has been highlighted lately. The representatives of SSD caching mechanisms are typically bcache, dm-cache, Flashcache, and EnhanceIO. Each of them has its own internal mechanism and implementation, and this makes them to show their own pros. and cons. In this paper, we analyze the characteristics of each SSD caching mechanisms and compare the performance of them under various workloads. We expect that our contribution will be useful to enhance the performance of SSD caching mechanisms. Hard disk drive(HDD)는 보조 저장장치로서 대부분의 컴퓨터 시스템에서 사용되고 있으나 기계적 특성으로 인하여 성능의 향상 측면에서는 한계점에 도달해 있는 상황이다. 반면, 플래시 메모리 기반인 solid state drive(SSD)는 고성능 저소음이라는 장점이 있지만, HDD에 비해 높은 가격으로 인해 아직 HDD를 완전 대체하기에는 부담이 크다. 따라서 SSD를 대용량인 HDD의 cache로 사용하는 SSD caching mechanism이 최근 주목을 받고 있다. SSD caching mechanism은 대표적으로 bcache, dm-cache, Flashcache, EnhanceIO 등이 있으며, 각 mechanism들은 구현상의 장단점과 차별성이 존재한다. 본 논문에서는 각 SSD caching mechanism들의 특정을 파악하고, 벤치마크를 통하여 성능을 비교 분석하였다. 이러한 연구를 기반으로 향후 더 성능이 좋은 SSD caching mechanism을 개발하는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
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서버 응용프로그램 성능 향상을 위한 운영체제 스케줄러 변수 조정
한태현(Taehyun Han),이현명(Hyeonmyeong Lee),조희승(Heeseung Jo) 한국정보과학회 2020 정보과학회논문지 Vol.47 No.7
현대의 Linux 서버는 대규모 서버부터 소규모 IOT 분야까지 다양한 방면에서 활용되고 있고, 대부분의 머신들은 자신의 서비스를 Linux에서 제공하는 기본 설정의 스케줄러를 통해 동작시키고 있다. 특정 목적에 맞도록 최적화는 가능하지만, 일반적인 사용자가 다양해진 현대의 Linux application을 모두 최적화할 수 없는 문제가 존재한다. 이에 본 논문에서는 Linux 서버의 성능을 최대화할 수 있도록 스케줄러 설정을 자동으로 최적화해줄 수 있는 SCHEDTUNE을 제안하고자 한다. SCHEDTUNE 은 서버에서 수행하는 Application이나 기본 Kernel 소스에 별도의 수정 없이 성능을 향상할 수 있도록 해준다. 이를 통해 관리자는 자신들이 운영하는 서버에 특화되어 동작하는 스케줄러를 쉽게 구성할 수 있게 된다. 실험결과 SCHEDTUNE을 적용한 경우 최대 19% 높은 성능을 얻게 되었으며, 대부분의 경우 이에 준하는 성능 향상을 달성하였다. Modern Linux servers are used in a variety of ways, from large servers to small IOTs, and most machines run their services through the default scheduler provided by Linux. Although it is possible to optimize for a specific purpose, there is a problem in which the average user cannot optimize all modern Linux applications. In this paper, we propose SCHEDTUNE to automatically optimize the scheduler configuration to maximize Linux server performance. SCHEDTUNE allows users to improve performance without modification to the application or basic kernel source running on the server. This makes it easy for administrators to configure schedulers that operate specifically for their servers. Experimental results showed that when SCHEDTUNE is applied, the maximum performance is achieved up to 19 %, and in most cases performance improvement is achieved as well.
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암호화 통신의 모니터링을 위한 SSLSPLIT 성능 분석
한태현(Taehyun Han),이현명(Hyeonmyeong Lee),조효재(Hyojae Cho),조희승(Heeseung Jo) 한국정보과학회 2019 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.25 No.10
인터넷 사용량이 증가함에 따라 네트워크 보안에 대한 중요성이 높아져, 암호화된 통신 프로토콜을 사용하는 것은 매우 보편적인 일이 되었다. 하지만 암호화 통신은 관리자의 입장에서 보면 트래픽의 모니터링이 어려워진다는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제의 해결방안으로 MITM방식을 활용한 트래픽 모니터링 소프트웨어들이 공개되어 있다. 본 논문에서는 트래픽 모니터링 소프트웨어 중 하나인 SSLSPLIT의 성능을 평가하고 분석하였다. 웹서버 성능 테스트를 위한 벤치마크인 httperf를 사용하여 SSLSPLIT의 성능 상의 overhead에 대해 분석하고, CPU와 메모리 자원을 얼마나 사용하는지 파악하였다. 또한, 함수 프로파일링을 통하여 어떤 함수가 가장 많은 자원을 점유하는지 확인하였다. 분석 결과 SSLSPLIT이 트래픽 모니터링 소프트웨어를 사용하지 않은 환경과 비교했을 때 적은 오버헤드를 가지며, 트래픽 데이터의 암호화/복호화에 가장 많은 CPU 자원을 사용한다는 것을 확인하였다. As internet usage has continued to increase worldwide, the importance of network security has become more and more important, and it is now very common to use encrypted communication protocols. However, with such protocols, it is difficult to monitor the traffic from the viewpoint of the administrator of the encrypted communication. To solve this problem, traffic monitoring software using the MITM method is considered. In this paper, we evaluate and analyze the performance of SSLSPLIT, a traffic monitoring software. Using httperf, a benchmark for Web server performance testing, we analyzed the performance overhead of SSLSPLIT and determined how much CPU and memory resources are used. In addition, through function profiling, we confirmed which function occupies the most resources. The results show that SSLSPLIT has less overhead than an environment without traffic monitoring software, and it is also confirmed that SSLSPLIT uses the most CPU resources for the encryption / decryption of traffic data.
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RocksDB 최적화를 위한 파라미터 조정 자동화 기법
김지원(Jiwon Kim),이현명(Hyeonmyeong Lee),정성민(Sungmin Jung),조희승(Heeseung Jo) 한국정보과학회 2021 정보과학회논문지 Vol.48 No.11
애플리케이션 이해도가 낮은 유저들에게 복잡해진 애플리케이션 최적화는 매우 어려운 일이다. 애플리케이션 파라미터를 이용해 최적화하는 선례 연구들은 한 개 혹은 두 개의 파라미터를 통해 성능을 최적화하였다. 그러나 단일 파라미터를 통한 최적화는 파라미터들의 관계성을 고려하여 최적하기 힘든 방법이다. 본 논문에서는 여러 파라미터를 동시에 최적화하는 두 개의 기법 LDH-Force, PF-LDH를 제안한다. LDH-Force기법은 LDH과정을 추가해 효율적으로 탐색 횟수를 줄이면서, 여러 파라미터에 대하여 동시에 최적의 파라미터 조합을 찾아낸다. PF-LDH기법은 파라미터가 성능에 영향을 주는 정도가 다름을 확인해 필터링 과정을 추가해 탐색 비용을 더 줄일 수 있다. 제안하는 기법은 실험을 통하여 최대 42.55배의 성능향상을 확인할 수 있었으며, 다양한 워크로드에서도 사용자의 간섭없이 최저의 탐색비용으로 최적의 파라미터 조합을 찾아낼 수 있음을 보였다. For users with low understanding of application, it is very difficult to optimize a complex application. Leading studies that optimize application using one or two parameters can enhance the performance of an application. However, it is difficult to consider the relationship between various parameters using a single parameter optimization. In this paper, we proposed two techniques, LDH-Force and PF-LDH, that could optimize several parameters at the same time. The LDH-Force technique could efficiently reduce the number of searches by adding an LDH process, while simultaneously finding the optimal parameter combination for several parameters. The PF-LDH technique could further reduce the search cost by adding a filtering process and confirming that the degree to which the parameter affects the performance is different. Evaluation results confirmed that the proposed scheme had performance improvement of up to 42.55 times. The proposed scheme was able to find the optimal parameter combination at the lowest search cost without user intervention under various workloads.
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