초록

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분산 공유메모리 시스템(DSM)의 성능 향상을 위해 일관성 모델의 측면에서 많은 연구가 진행되었다. 분산 공유메모리 시스템의 성능을 저하시키는 가장 큰 요인은 거짓공유 문제와 별도의 통신비용 문제를 들 수 있는데, 동기화 연산에 의한 일관성 유지 방법, 홈-기반 접근방법 등의 보다 완화된 메모리 모델로서 이러한 문제점을 해결하려는 연구가 진행되어 왔고, 어느 정도 타당한 결과를 보였다. 본 논문에서는 동기화 연산에 의한 일관성 모델을 기초로 동적 홈-기반 접근방법을 제안하며, 이것은 홈에서의 이점 및 부하를 여러 프로세서에게 분산시켜 시스템 전반의 성능향상을 가져온다.

분산 공유메모리 시스템(DSM)의 성능 향상을 위해 일관성 모델의 측면에서 많은 연구가 진행되었다. 분산 공유메모리 시스템의 성능을 저하시키는 가장 큰 요인은 거짓공유 문제와 별도의 통신비용 문제를 들 수 있는데, 동기화 연산에 의한 일관성 유지 방법, 홈-기반 접근방법 등의 보다 완화된 메모리 모델로서 이러한 문제점을 해결하려는 연구가 진행되어 왔고, 어느 정도 타당한 결과를 보였다. 본 논문에서는 동기화 연산에 의한 일관성 모델을 기초로 동적 홈-기반 접근방법을 제안하며, 이것은 홈에서의 이점 및 부하를 여러 프로세서에게 분산시켜 시스템 전반의 성능향상을 가져온다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 다중 기록자 프로토콜을 보완하기 위한 홈」 기반 접근 방법에 대해 살펴보고 이러한 방법에서 고정되어 있는 홈-프로세서의 역할을 수행 중 농적으로 변경시키는 알고리즘들을 제안하며 이에 따른 성능향상을 분석한다.
• 따라서 홈-프로세서에서는 그 특성에 따라 페이지 부재 및 변경 부분과 관련된 메시지의 수가 줄어들기도 하고 프로그램 수행과는 별도의 부하가 발생하기도 한다. 본 논문에서는 이러한 홈의 특성에 따라 홈이 적절히 이전될 수 있는 새로운 홈-이전 프로토콜을 제안한다. 앞서 설명한 바와 같이 페이지의 홈은 유효한 페이지를 유지하기 위해 별도의 부하가 발생하게 된다.
• 본 논문에서는 홈-기반 접근 방법에서 홈의 특성에 따라 홈을 동적으로 유지하는 새로운 홈-이전 프로토콜을 제안하였다. 홈-기반 접근 방법에서 홈은 페이지 부재를 갖지 않는 장점이 있지만 이러한 상태를 유지하기 위해 공유메모리의 변경이 일어난 모든 프로세서에게 변경 부분을 전송 받아야 하는 부하가 있다.

가설 설정

• 1. 홈은 각각의 프로세서에 대한 페이지 요청 회수를 기록한다.
• 3. 홈 이전이 결정된 후에 일정 수 이상의 페이지 부재가 일어난 프로세서로부터 페이지 요청을 받은 경우 홈을 이것으로 이전한다. 홈-이전 정보는 전체 페이지에 포함되어 새로 전송된다.
• 4. 홈이 이전된 후에 변경 부분 혹은 페이지 요청 메시지를 전송 받는 경위는 새로운 홈에게 전달한다. 메시지를 전송한 프로세서는 한번 전달 후에 새로운 홈을 인지하게 된다.
• 6. 홈이 가장 최근에 페이지에 접근한 프로세서(소유자)에게 이전되었다면 별다른 홈-이전 알림이 필요하지 않다.

제안 방법

• [표 3」은 각 일관성 모델에 대해 세 가지 벤치마크 프로 Z1 램에 대한 실험 결과이다. 8개의 프로세서률 사용하였을 때 결과이며, 프로세서 수에 따른 성능향상(Speed Up), 수행 중 발생한 메시지 수로 비교하였다.
• JIAJIA 시스템[6]에서는 홈-이전이 결정되는 시점을 장막(barrier)과 장막 사이에서 결정하고 있다, 즉 이 구간에서 공유페이지가 오직 하나의 프로세서에 외해서만 변경이 된 경우 장막 관리자가 페이지의 홈을 페이지를 변경한 프로세서로 이전시키는 방법을 사용한다. 또한 이전된 홈의 위치를 다른 프로세서에게 알리기 위하여 방송 통신 등의 별도의 메시 지를 발생시키지 않고 장막 관리자가 장막-이탈 메시지에 홈 -이전 정보를 포함하여 전송하는 방법을 사용한다.
• 본 논문에서 제안한 일관성 모델의 성능평가를 위해 Mint 시뮬레이터[4]를 사용하여 시뮬레이터의 후반부 부분에 일관성 프로토콜을 구현하여 실험하였다. 실험에 대한 기본적 연산의 인자는 [표 1]과 같다.

대상 데이터

• 실험에 대한 기본적 연산의 인자는 [표 1]과 같다. 성능을 측정하기 위해서는 SPLASH-2 벤치마크 프로그램⑸을 사용하였고 응용 프로:! 램으로는 Water Nsquared, Bames-Hut, MP3D를 사용하였으며 문제 크기는 [표 2]와 같다

성능/효과

• 2. 주기적으로 홈의 부하를 계산하여 홈의 부하가 일정 임계값을 초과한 경우 홈 이전이 결정된다.
• 7. 홈이 소유자가 아V 다른 프로세서로 이전된 경우, 새로운 홈이 소유자에게 동기 획득을 요청할 경우 홈-이전 정보를 포함하여 보내어 소유자에게 홈-이전을 알린다.
• Water Nsquared 의 경우 제안된(NEW) 모델은 HLRC, DHLRC 모델에 대해 각각 8.1%, 35%의 수행 시간 감소와,5.9%, 5%의 메시지 수 감소를 보이고 있다. 홈을 고정하고 수행하는 HLRC 모델에 비해 메시지 수가 줄어들고 이것은 전체적인 성능향상으로 나타나고 있다.
• 홈-기반 접근 방법에서 홈은 페이지 부재를 갖지 않는 장점이 있지만 이러한 상태를 유지하기 위해 공유메모리의 변경이 일어난 모든 프로세서에게 변경 부분을 전송 받아야 하는 부하가 있다. 반면, 본 논문에서 제안한 홈-이전 정책에서는 이러한 홈의 이점 및 부하를 고려해서 홈을 이전하며 홈이 고정되어 발생하는 불필요한 오버헤드를 어느 정도 보완하여 시스템의 성능을 향상시킨다. 또한 홈 이전을 위해 별도의 메시지가 필요하지 않는 점도 장점이 될 수 있다.
• 1% 위 수행 시간 감소를 보이고 있다. 제안된 모델에서 얻을 수 있는 성능 향상은 각각의 프로세서가 홈-프로세서의 부하를 줄여 균등한 수행 시간을 유지하는 것이다. 예를 들어, [그림 3]의 HLRC 모델에서 P8의 경우 페이지 부재 수 눈 가장 적지만 통신 시간은 매우 길게 나타났다.
• 이것은 응용 프로그램 수행과 별개의 흠-유지와 관련된 부하가 크기 때문 이 이로 인하여 전반적인 응용프로그램의 수행 시간이 증가하게 된다. 하지만 제안된 모델의 경우는 각각의 프로세서가 그 부하를 분담하고 있기 때문에 통신 시간을 모든 프로세서가 비슷한 수준으로 유지함으로써 성능향상을 얻을 수 있다.

후속연구

• 향후 과제로는 응용 프로그램의 메모리 접근 형태와 제안된 홈-이전 방법과의 관계를 분석하고 보다 효율적인 이전 정 책에 따른 실험을 해보아야 할 것이다.

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이 논문을 인용한 문헌

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