PathSavanna:Xen 기반의 GPGPU를 이용한 packet routing

국문 초록 (Abstract)

인터넷에 대한 연구가 진행되면서 관리가 쉽고 여러 환경에 따라 수정할 수 있는 유연한 구조의 인터넷 환경이 필요하게 되었다. 유연한 구조의 인터넷 구축을 위해 소프트웨어 기반의 라우터 연구가 활발하게 발생하였다. 연구의 방향은 RouteBricks나 Netmap과 같이 소프트웨어 라우터의 성능에 집중한 연구와 소프트웨어 라우터에 확장성을 더하기 위해 소프트웨어 라우터를 가상화하려는 연구로 나뉜다. 하지만 소프트웨어 라우터가 가상화된다 하더라도 소프트웨어 라우터 자체의 성능적인 약점이 사라지지 않기 때문에 가상 라우터의 성능을 개선하기 위한 연구도 필요하다.
GPU route는 소프트웨어 라우터의 낮은 성능을 개선하기 위해 packet을 routing을 GPU로 병렬 처리하는 일련의 과정을 뜻하고 현재 관련된 연구들이 진행되고 있다. 하지만 이러한 연구들이 native 환경에서의 연구거나 성능을 평가할 때 실제 packet을 처리하는 것이 아니라 단순한 IP 정보만 가지고 시뮬레이션 하는 것이 대부분이라 기존의 연구로는 GPU routing이 가상 라우터에서 어떤 효과를 보일지를 예측하기 어렵다. 본 논문에서는 가상 라우터에서의 GPU routing의 영향을 알아보기 위해 GPU를 가상화 하는 Savanna와 가상 라우터 Pathfinder를 조합하여 GPU routing 기술을 가상화 환경에 구현하고 실제 packet이 전송되는 네트워크 환경에서의 실험을 통해 성능을 평가한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론1
• 1.1 연구 배경1
• 1.2 연구 목적2
• 1.3 논문의 구성4
• 2. 배경지식 및 관련 연구4
• 2.1 가상화4
• 2.2 Xen6
• 2.3 Savanna8
• 2.3.1 GPU 가상화8
• 2.3.2 Savanna10
• 2.4 Pathfinder12
• 2.4.1 SR-IOV12
• 2.4.2 Pathfinder13
• 3. PathSavanna15
• 3.1 Savanna와 Pathfinder16
• 3.2 PathSavanna16
• 4. 구현 이슈18
• 4.1 도메인 간 통신 지연 시간18
• 4.2 I/O bottle-neck21
• 4.3 Core scheduling overhead21
• 5. 실험 및 평가22
• 5.1 실험 환경22
• 5.2 실험 설계23
• 5.3 실험 결과25
• 5.3.1 batch 크기에 따른 성능25
• 5.3.2 PathSavanna 성능에 대한 각 기법의 효과27
• 5.3.3 성능 비교31
• 6. 결론32
• 참고 문헌33