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문제 정의
- 이 모든 문제점들은 소프트웨어 기반 미들박스 구현을 위한 전용 네트워킹 스택이 없다는 데에 기인한다. 본 논문에서는 소프트웨어 기반 미들박스 설계 및 구현을 위한 공통 개발 플랫폼의 역할과 방향성을 모색해 본다. 소프트웨어 기반 미들박스 제작은 최근 소프트웨어 정의 네트워킹 (Software-defined networking)과 네트워크 기능 가상화 (Network functions virtualization) 라는 네트워크 관리의 새로운 경향과 맞물려 학계/산업계 모두가 크게 주목하고 있는 화두이다.
- 본 논문은 우선 기존 미들박스 설계 및 구현과정을 살펴보고, 개발과정의 문제점들을 조명해 본 후, 이를 극복할 수 있는 열린 소프트웨어 스택 (open software stack)에 기초한 미들박스 제작 및 이를 위한 시스템 구조에 대해서 논의한다.
- 본 논문의 기본 주장은 엔드 노드에서 활용하는 버클리 소켓과 같은 표준 인터페이스를, 패킷 또는 플로 처리를 주로 하는 네트워크 미들박스에도 적용하자는 데 있다. 공통 네트워킹 및 자원관리 인터페이스와 공유 가능한 모듈들의 조합을 통해 복잡한 미들박스도 쉽게 만들 수 있도록 하고, 이미 알려진 최적화 기법을 공통으로 적용해 최소한의 노력으로 고성능 미들박스 시스템을 만들 수 있는 플랫폼을 지원하는 것이 본고의 핵심 주장이다.
- 본 섹션에서는 네트워크 미들박스 구현에 주로 쓰이는 네트워킹 스택 및 운영체제상 지원에 대해 알아보고, 미들박스 타입에 따른 개발상의 문제점을 알아본다.
- 이런 다양한 이벤트에 맞춰 미들박스 프로세싱을 지원하기 위해 본고에서는 미들박스 를 위한 유저 정의 이벤트라는 개념을 제안한다. 기존 select() 또는 epoll()과 같은 함수를 사용하는 이벤트 기반 소켓 프로그래밍에서의 이벤트는 read, write, exception1등과 같이 관심이 있는file descriptor와 연관되어 있는 TCP buffer의 상태 변화 (readable or writable) 이벤트 (혹은 각종 에러 상태)에만 초점을 맞춘다.
- 하지만 현재의 미들박스 시스템 설계/구현은 각각 수직적으로 분리되어 있어 같은 기능도 서로 다르게 구현되고, 하나의 시스템에서 해결된 문제도 다른 시스템으로 쉽게 전파하지 못하는 문제점이 있다. 이에 본 논문은 소프트웨어 기반 미들박스가 공통으로 쓸 수 있는 전용 미들박스 네트워킹 스택을 만들 것을 주장하고, 이에 대한 요구 사항을 정리해 보았다. 미들박스 전용 네트워킹 스택은 버클리 소켓과 같이 잘 정리된 API를 제공하며, 이벤트 기반 프로그래밍을 효율적으로 지원하여야 한다.
- 유저 정의 이벤트의 궁극적인 목표는 플로 프로세싱과 미들박스 처리를 분리하여 개발자로 하여금 플로 프로세싱 보다는 미들박스 서비스 고유의 연산들에 초점을 맞추도록 함에 있다. 즉 공유할 수 있는 모듈들을 최대한으로 늘여 여러 미들박스 지원을 하는 데 목적이 있다.
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