[논문]End-­to­-End 네트워크 성능향상을 위한 자동화된 TCP Buffer Tuning 기술 개발

류기철; 심은숙; 김동균; 변태영; 석우진; 변옥환

End-to-End 네트워크 성능향상을 위한 자동화된 TCP Buffer Tuning 기술 개발
Development of Automatic TCP Buffer Tuning Technology for Improving the End-to-End Network Performance 원문보기

류기철 (경북대학교) , 심은숙 (경북대학교) , 김동균 (경북대학교) , 변태영 (대구가톨릭대학교) , 석우진 , 변옥환

기존 TCP 기술은 높은 대역폭(HighBandwidth) 및 큰 전송지연(High Delay)을 가진 통신에는 적합하지 못하다. TCP 기술의 성능향상을 위한 방법으로 TCP 제어 알고리즘을 수정하는 방법과 TCP Tuning 방법이 있다. 본 논문에서는 TCP Buffer Tuning 기술에 초점을 맞춰 통신망 상황에 따른 응용프로그램별로 자동화된 Buffer Tuning 기법을 제공하는 기술을 제안한다. ATBT(Automatic TCP Buffer Tuning) 에서는 송신측의 Buffer 크기를 조절하여 성능향상을 나타냈고, DRS(Dynamic Right Sizing)에서는 수신측의 Buffer 크기를 조절하여 성능향상을 도모하였다. 본 논문에서는 ATBT와 DRS의 장점을 접목하여 구현함으로써 보다 나은 성능향상을 나타내고 각 송.수신측의 모든 연결에 대해서는 Buffer를 공평하게 할당하여 메모리 사용의 효율을 높이고자 한다.

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문제 정의

TCP Buffer T니ning 기술을 통해 슈퍼컴퓨팅 등 첨단 컴퓨팅 환경에서 동작하는 응용프로그램에게 최적의 성 능향상을 도모하고자 한다.
본 논문에서는 송.수신측의 Bufferl 모두 고려함으 로써 보다 나은 TCP 성능향상을 도모하고자 한다.
이 논문에서는 기존에 제시된 TCP Buffer Tuning 방 법인 ATBT(Automatic TCP Buffer Tuning)와 DRS (Dynamic Right Si기ng)의 장점을 이용한 Hybrid TCP Buffer Tuning 기술을 제안한다.
반면에, TCP Tuning 방법은 TCP 제어 알고리즘을 수정하지 않고 기존의 TCP 기술을 그 대로 수용한다. 하지만 실제 TCP를 구동하논데 있어 변 경 가능한 Parameters를 Network 상황에 맞게 조절함으 로써 종단간 성능향상을 얻고자 한다. .

가설 설정

ATBT에서 수신측 Buffere 단순히 최대 값으로 설정 되어 있다고 가정한다. 또한 수신측에서의 TCP 연결 개 수에는 전혀 무관하게 동작하고 있다.

제안 방법

또한 Buffer 할당에 있어 TCP 연결 수가 많아 졌을 경우 각 TCP 연결에 공정하게 Bufferg 할당 받을 수 있는 방법을 제공해야 한다. ATBT어I서 사용하는 Fair Share 알고리즘과는 달리 요구되는 Buffer 요구량에 따라 잔여 Buffer 할당을 좀더 효율적으로 적용할 수 있는 방법을 채택한다. 따라서 SABT에서 사용하고 있는 Fair Share 기법을 적용하여 Weighted Fair Sharing을 가능하게 한다[4].
그러다가 새로운 연결이 발생하여 tcp_rmem2| max 값율 초과할 때에는 fai「 shading을 위해 SABT에서 언급했던 Fairness 정책을 사 용한다. 구현된 시스템은 기존의 시스템과 비교하여 종 단간의 전송율, 혼잡제어 윈도우 크기, 버퍼 사용량에 대해 향상된 성능을 보이고자 한다.
또한 여러 TCP 연결간에 공정하게 Buffer® 할당하는 방법이 제시되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 SABT에서 비록 송신측에서의 Buffer 할당에 Weighted Fair Sharing 기법을 적용하였지만 수신측 Buffer 할당에 있어서도 동일한 기법을 적용하도록 한다.
송신측 Buffers 2배에서 4배 크기로 확보해 두는 기 술을 송신측에 구현하고 수신측에서는 송신측의 CWND 를 예측하여 Window Advertisements 크기를 동적으로 변화하도록 하였다. 또한, 모든 TCP 연결들의 전체 요구 되는 Buffer 크기를 연결별로 요구되는 량이 다를 경우 요구량에 비례해서 재 할당하게 하는 방법을 제안 하였다. 본 논문에서는 송.
송신측 Buffers 2배에서 4배 크기로 확보해 두는 기 술을 송신측에 구현하고 수신측에서는 송신측의 CWND 를 예측하여 Window Advertisements 크기를 동적으로 변화하도록 하였다. 또한, 모든 TCP 연결들의 전체 요구 되는 Buffer 크기를 연결별로 요구되는 량이 다를 경우 요구량에 비례해서 재 할당하게 하는 방법을 제안 하였다.
이 설정된 정보를 송신측에 전달하면서 결국 그 값으로 송신측의 Buffer 크기를 결정하려고 한다. 하지만 수신측의 CWND 예측의 정확성에 전적으로 성능이 영향을 받기 때문에 본 논문에서는 ATBT 형태의 송신측 Buffer 할당 방법을 채택한다.

성능/효과

이를 해결하기 위해 관련 연구가들은 수동적으로 최적의 Buffer 크기를 유지하고자 하였다. 그 결과로 GRID 컴퓨팅 환경인 WAN (wide-area network) 에서 어느 정도의 성능 향상은 얻을 수 있었다. 하지만 이러한 Tuning 프로세스가 각 연결마다 RTT와 Bottleneck link의 대역 폭을 계산해야 하므로 사용자나 보통의 개발자들에게는 어렵다는 문제점이 있다[2].

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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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