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PICAM에서의 최적 파이프라인 구조
The Optimal pipelining architecture for PICAM 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.26 no.6A, 2001년, pp.1107 - 1116  

안희일 (충북대학교 전기전자공학부) ,  조태원 (충북대학교 전기전자공학부)

초록
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고속 IP 주소 룩업(lookup)은 고속 인터넷 라우터의 성능을 좌우하는 주요 요소이다. LPM(longest prefix matching) 탐색은 IP 주소 룩업에서 가장 시간이 많이 걸리는 부분이다. PICAM은 고속 LPM 탐색을 위한 파이프라인 CAM 구조로서, 기존 CAM(content addressable memory, 내용 주수화 메모리)을 이용한 방법보다 룩업 테이블의 갱신속도가 빠르면서도 LPM 탐색율이 높은 CAM 구조이다. PICAM은 3단계의 파이프라인으로 구성된다. 단계 1 및 단계 2의 키필드분할수 및 매칭점의 분포에 따라 파이프라인의 성능이 좌우되며, LPM 탐색율이 달라질 수 있다. 본 논문에서는 PICAM의 파이프라인 성능모델을 제시하고, 이산사건 시뮬레이션(discrete event simulation)을 수행하여, 최적의 PICAM 구조를 도출하였다. IP version 4인 경우 키필드분할수를 8로 하고, 부하가 많이 걸리는 키필드블록을 중복 설치하는 것이 최적구조이며, IP version 6인 경우 키필드블록의 개수를 16으로 하는 것이 최적구조다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 매칭 점 가정 1과 매칭 점 가정2의 각 경우에 대헤 시뮬레이션을 하여 차이점은 살펴보고 병렬성 감소 현상-。.로 인한 LPM탐색율 저하에 대한 PICAM구圣의 대안을 제안하고자 한다. 여기서 IP version 4인 경우 매칭 점 가정 1 및 매칭 점 가정 2를 모두 적용해 시뮬레이션을 수행했-。-며, IP version 6인 경우에는 매칭 점 가정 1만 적용해 시뮬레이션을 수행하였다.

가설 설정

  • 첫째, 파이프라인 처리에서는, 각 단계의 처리 시간이 다르고, 단계1 및 단계2를 몇 개의 키 필드 블록으로 분할하는가(키 필드 분할 수)에 따라 LPM탐색율이 달라질 수 있다. 둘째 실제 라우터에 서는 패킷의 IP주소의 prefix 길이 분포가 균일하지 않다. IP주소의 prefix 길이 분포가 균일하지 않으면 단계2의 각 키 필드 블록에 걸리는 부하(load)가 균일하지 않아, 파이프라인 처리의 효율을 떨어트릴 수 있다
  • 여기서 고객은 단 계1에서 서비스를 받고 단계2로 갈 때 매칭 점의 위치에 따라 단계2의 어느 키 필드 블록에 가서 서비스를 받을 것인가가 결정된다. 또한 고객은 단계 1, 단 계2 및 단계3을 거쳐 나온 후 다시 단계1로 들어간다고 하고 시스템 내에는 q명의 고객이 있다고 가 정한다.
  • 매칭 점 가정 1: 매칭 점은 모든 키 필드 블록에 고 루 발생한다고 가정한다. 즉 키 필드 블록 & 에 매칭 점 이 있을 확률을 贝라 하면, 。에서 3까지의 모든 정수에 대해 Pk = 1/m이다.
  • 매칭 점 가정 2: 매칭 점의 위치는 록업 테이블의 prefix 길이의 분포에 따룐다. 즉 키*에 필드블역 매칭 점이 있을 확률 pi는 prefix 길이가 械〃에서 b(k+n 범위에 있는 엔트리 수에 비례한다.
  • PICAM의 파이프라인 성능을 위주로 한 성능모 델은 그림 3와 같다. 시뮬레이션을 위해 폐쇄회로 시스템(closed loop system)으로 가정한다. 편의상 LPM 탐색 요구를 고객으로 설정하고 각 단계는 대기행렬(queue)과 서버(server)가 있다고 설정한다.
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