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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 柳爀
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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다양한 웹 서비스의 출현과 네트워크 단말 수의 증가는 인터넷 환경을 변화시키고 있다. 네트워크 가상화는 이러한 변화에 대처하기 위한 미래 인터넷의 중요한 기술이 되고 있다. 하나의 물리적 자원 아래 다양한 종류의 가상 네트워크들이 논리적으로 구성되면서 생성/관리에 드는 비용이 줄어들고, 유연성과 확장성 측면에서 장점이 된다. 가상 라우터는 이러한 가상 네트워크 환경을 구성하기 위한 매우 중요한 요소 중 하나이다. 특히 최근 연구되고 있는 시스템 가상화 기반의 가상 라우터는 고성능 PC를 기반으로 다수의 가상 라우터에게 독립된 기능과 성능을 제공하고 있다. 하지만, 소프트웨어 기반의 가상 라우터는 여전히 성능이 중요한 문제로 남아 있고, 특히 가상화 환경은 메모리의 변환, I/O 접근 등에서 기존 환경에 비해 불리한 점이 많다. 따라서 가상 라우터의 성능 분석과 향상 연구를 통해 향후 가상 라우터의 성능을 위한 효과적인 하드웨어, 소프트웨어적 설계 기반을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 플로우 당 10Gbps 대역폭의 가상 라우터를 Xen 하이퍼바이저의 반가상화 가상머신에 구축한다. SR-IOV를 이용해서 I/O에서 발생할 수 있는 가상화 오버헤드를 극복하고, 가상 라우터가 올라가는 고성능 PC의 구조를 분석해서 최적화된 네트워크 연결을 구성한다. 그리고 라우팅을 수행하면서 Xenoprof를 이용해 CPU 워크로드와 메모리가 성능에 미치는 영향을 분석하고, 소켓 버퍼 재사용, 멀티 코어, 배치 기법을 통해 최종 가상 라우터 성능을 약 6.8Mpps까지 상승 시킨다. 또한, 멀티 플로우 가상 라우터 환경에서 하드웨어가 성능 저하를 일으킬 수 있음을 알아낸다.
본 논문에서는 플로우 당 10Gbps 대역폭의 가상 라우터를 Xen 하이퍼바이저의 반가상화 가상머신에 구축한다. SR-IOV를 이용해서 I/O에서 발생할 수 있는 가상화 오버헤드를 극복하고, 가상 라우터가 올라가는 고성능 PC의 구조를 분석해서 최적화된 네트워크 연결을 구성한다. 그리고 라우팅을 수행하면서 Xenoprof를 이용해 CPU 워크로드와 메모리가 성능에 미치는 영향을 분석하고, 소켓 버퍼 재사용, 멀티 코어, 배치 기법을 통해 최종 가상 라우터 성능을 약 6.8Mpps까지 상승 시킨다. 또한, 멀티 플로우 가상 라우터 환경에서 하드웨어가 성능 저하를 일으킬 수 있음을 알아낸다.
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.2 연구목표 31.3 논문의 구성 42. 관련연구 52.1 Xen 52.2 SR-IOV 62.3 소프트웨어 라우터 성능 연구 72.4 가상 라우터 성능 연구 83. 가상 라우터 구성 103.1 싱글 플로우 113.2 멀티 플로우 124. 싱글 플로우 성능 분석 134.1 구조 134.1.1 NUMA 적용 144.2 메모리 164.2.1 소켓 버퍼 재사용 적용 184.3 CPU 204.3.1 멀티 코어 적용 214.4 I/O 234.4.1 배치 적용 234.4.2 패킷 크기와 배치의 관계 254.5 기타 274.5.1 캐시 274.5.2 스케줄러 274.6 최종 성능 측정 305. 멀티 플로우 성능 분석 315.1 성능 보장 315.1.1 성능 저하 원인 325.1.2 Bottleneck 분석 ? Xen 345.1.3 Bottleneck 분석 ? 캐시 미스 355.1.4 Bottleneck 분석 ? 소프트웨어 365.2 성능 균형 385.3 확장성 396. 결론 및 향후 과제 41참고 문헌 42
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