[논문]리피터 노드를 장착한 이중 링 CC-NUMA 시스템

경진미; 김인석; 김봉준; 장성태

리피터 노드를 장착한 이중 링 CC-NUMA 시스템
Dual Ring CC-NUMA System using Repeater Node 원문보기

경진미 (써머스테크놀로지) , 김인석 (수원대학교 컴퓨터학과) , 김봉준 (수원대학교 컴퓨터학과) , 장성태 (수원대학교 컴퓨터학과)

CC-NUMA 구조에서는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적인 특성 때문에 사호 연결망이 성능을 좌우하는 큰 변수로 작용한다. 기존에 사용되는 버스는 대역폭의 한계와 물리적 확장성 때문에 대규모의 시스템에는 적합하지 않다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 도입한 이중 링 구조는 이러한 버스의 한계를 극복하고는 있지만 많은 노드를 거쳐야 하는 문제로 인해 응답 지연 시간이 증가하는 단점을 안고 있다. 본 논문에서는 요청과 응답 패킷의 지연 시간을 줄이는 방안으로 리피터 노드를 이용한 다중링을 제안한다. 제안된 시스템은 링과 링 사이의 구조가 대칭형을 이루고 있어 요청을 내보내는 링을 제외한 다른 링의 hop수는 똑같은 수치를 갖고 있으며, 이중 링에 비해 최대의 hop수와 최소의 hop수의 차가 적고 평균 hop수 또한 적어 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 또한 이러한 구조를 유지하기 위한 리피터 노드의 구조를 제안하며 리피터 노드의 구조와 노드의 확장에 따른 다양한 성능을 확률 구동 시뮬레이터를 사용하여 평가를 수행한다.

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문제 정의

본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 스누핑 기반 이중링 CC-NUMA 시스템인 PANDA II의 구조를 개선하여 방송 패킷을 동시에 중첩해서 여러 노드로 전송함으로써 요청의 전송 시간을 줄이고, 빠른 옹답 시간을 제공할 수 있는 새로운 CC-NUMA 시스템을 제시하고자 한다. 본 논문에서 제시하는 시스템의 가장 쿤 장점은 더 많은 노드를 장착할 수 있는 확장 가능한 구조라는 것이다.

제안 방법

그림 2는 PANDA H 시스템의 요청과 웅답에 걸리는 지연 시간올 줄이기 위해 본 논문에서 제시하는 리피터 노드를 이용하여 다시 구성한 이중링 구조의 CC-NUMA 시스템을 예시한다. 리피터 노드는 2개의 링을 연결하는 노드로 하나의 노드에서 시작한 방송 패킷을 자신의 링뿐만 아니라 다른 링으로 전송하는 역할과 다른 링을 한 바퀴 회전한 방송 패킷을 그 링에서 제거하는 역할을 수행한다.
본 논문에서 제시하는 Scalable CC-NUMA 시스템의 기본 개념은 PANDA II에서 사용된 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜을 그대로 사용하는 동시에, 링을 기존의 한 개의 이중 링에서 여러 개의 이중 링으로 나누어 그룹화하여 링 내의 노드들 간의 hop 수를 줄이고자 한다. 링으로 보내는 방송 패킷이 링과 링올 연결하는 노드룰 지날 때 이 노드가 이 방송 패킷을 두 개의 링으로 동시에 전송하여 전송 시간의 중첩을 유도하며, 이러한 특징이 기존의 PANDA n보다 좋은 성능을 나타내게 된다.

성능/효과

이 그림에서 PANDA II의 구조와 비교해 Ring2나 Ring4는 하나의 트랜잭션의 중복 요청을 통한 요청 지연 시간에 많은 이득을 볼 수 있으며, 이는 Ring을 4개까지 연결한 구조에서보다 효과적이라 할 수 있다. 100, 200, 300의 갈은 트랜잭션의 발생 시간 간격으로 시간 간격이 클 수 록 발생 빈도가 낮아지며, 발생 빈도가 낮아질수록 보다 좋은 결과롤 얻을 수 있다, 노드 수가 24(二림5의 오른쪽)인 Ring4의 성능이 노드 수가 12인 PANDA II보다 요청 시간 지연이 더 적다. 이는 리피터 노드룰 이용한 구초에서는 노드 수가 늘더라도 요청 시간의 부담을 줄일 수 있음을 보이며 이는 빠른 옹답시 간올 기대할 수 있어 전체적인 성능을 높이는 이유라고 볼 수 있다
같은 수의 노드를 연결함에 있어서 앞에서 서술한 바와 같이 하나의 링보다는 두 개의 링으로 나누고, 두 개의 링보다는 세 개, 네 개의 링으로 나누어 노드를 분산시키는 것이 웅답 지연 시간올 줄이는데 효과를 나타냈으며, 이와 같은 구조는 확장 가능성 면에 있어서 훨씬 효과적이어서 PANDA II의 확장성 문제를 해결하는 하나의 방안으로서 제시될 수 있다. 그림 3온 4개까지 의령령올 연결할 수 있도록 확장된 리피터 노드룔 이용하여 12개의 노드에서 더 좋은 성능을 보여주는 구조로 노드를 24개까지 확장했올 때도 다른 구조보다 더 좋은 성능을 보이게 된다.
그림 7온 요청 트랜잭션과 옹답 트랜잭션의 합올 각 구조별로 보여주는 二림으로 한 반의 트랜잭션이 요청되면서 웅답될 때까지의 평균 지연 시간을 나타내 주는 것이다. 그림에서와 같이 노드 수가 12인 구조에서의 링 구조 변화에 따른 지연 시간의 감소 비율보다 노드 수 24인 구조에서의 지연시간 감소 비율이 더 큼을 볼 수 있으며, 이는 확장성에 있어서 리피터 노드를 이용한 구조의 장점을 보여주는 동시에 기존의 PANDA II에서 보여주는 확장성 문제를 해결할 수 있음을 의미한다.
본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 스누핑 기반 이중링 CC-NUMA 시스템인 PANDA II의 구조를 개선하여 방송 패킷을 동시에 중첩해서 여러 노드로 전송함으로써 요청의 전송 시간을 줄이고, 빠른 옹답 시간을 제공할 수 있는 새로운 CC-NUMA 시스템을 제시하고자 한다. 본 논문에서 제시하는 시스템의 가장 쿤 장점은 더 많은 노드를 장착할 수 있는 확장 가능한 구조라는 것이다.
본 논문에서는 PANDA II의 링 구조를 본 논문에서 제시한 리피터 노드를 이용해 여러 링으로 분리해 줌으로써 각 링에 노드룰 분산시키고 노드간 패킷 전송 시간을 중첩시켜서 전체 노드에 걸리는 시간올 줄이는 결과를 얻어낼 수 있었으며 이 는 요청 패킷뿐만 아니라 옹답 패킷에도 좋은 결과를 가져올 수 있다. 각 링이 리피터 노드롤 사이에 두고 대칭 구조를 보여줌에 따라 각 노드 간의 hop의 최대치와 최소치간의 간격을 줄일 수 있으며, 각 링에 연결된 노드의 수가 기존의 것보다 적기 때문에 각 노드 간의 지연 시간을 줄일 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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