[논문]그리드 환경에서 사설 IP 클러스터간의 통신을 위한 고성능 중계기법

최시열; 박금례; 박성용; 권오영; 박형우

그리드 환경에서 사설 IP 클러스터간의 통신을 위한 고성능 중계기법
Performance Communication Relay method for Clusters that use Private IPs in GRID environment 원문보기

최시열 (서강대학교 컴퓨터학과 분산시스템 연구실 한국기술교육대학교) , 박금례 (서강대학교 컴퓨터학과 분산시스템 연구실 한국기술교육대학교) , 박성용 (서강대학교 컴퓨터학과 분산시스템 연구실 한국기술교육대학교) , 권오영 (서강대학교 컴퓨터학과 분산시스템 연구실 한국기술교육대학교) , 박형우 (한국과학기술정보연구원)

본 논문에서는 NAT와 프락시를 조합하여 그리드 환경에 적합한 사설 IP 클러스터의 통신 연결 중계방안을 제시한다. 기존에 서비스되고 있는 NAT와 사용자 영역의 프락시를 조합하여 사용하면 프락시만을 사용한 것에 비해 문맥 전환 비용을 전반으로 줄인 수 있고 커널 영역에서만 구현한 것에 비해 이식성을 놓일 수 있는 장점이 있다. 성능 측정 결과 25% 정도의 성능 향상이 있었으며 차후에는 이 메커니즘을 MPICH-G2에 이식하여 사설 IP를 사용한 글로버스 시스템의 구축이 가능하도록 할 것이다.

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문제 정의

이러한 특성을 종합하면 그리드 환경에서는 성능을 위해서 중계 데몬이 커널에서 구현되어 있어야 하지만 글 로버스의 이식성을 위해서는 커널이 수정되는 것은 피해 야 한다는 결론을 내릴 수 있다. 따라서 본 논문에서는 러널 영역의 방법과 사용자 영역의 방법을 똫합하여 NAT와 프락시를 결합한 이식성 높은 고성능 봉신 중계 방안을 제시한다.
본 논문에서는 그리드 환경에서 사설 IP를 사용한 클 러스터의 봉신 중계 기법을 살펴보고 NAT와 프락시를 사용한 대안을 제시하였다. 성능 측정 결과 NAT와 프락 시를 사용한 방법은 기존외 사용자 영역의 기법보다 25%정도의 성능 향상이 있었으며 이는 커널 영역의 기 법보다는 성능이 낮지만 커널을 수정하지 않는 다는 점 에서 유리하다.
본문에서는 NAT와 프락시를 조합하여 그리드 환경에 적합한 통신 연결 중계 방안을 제시한다. 기존에 서비스 되고 있는 NAT와 사용자 영역의 프락시롤 조합하여 사 용하면 프락시만을 사용한 것에 비해 문맥 전환 비용을 절반으로 줄일 수 있고 커널 영역에서만 구현한 것에 비해 이식성을 높일 수 있는 장점이 있다.

제안 방법

순수하게 방법에 따른 성능차이 만을 비교하기 위하여 사설 IP를 가진 클러스터의 환경을 하나의 프론트 노드와 하나의 계산노드로 간단히 구성하였다. 축정할 값은 각 계산노 드끼리의 통신 지연시간과 대역폭이며 통신 방법은 계산 노드 간의 1) 직접 통신, 2) 두 프락시를 사용한 간접통 신, 3) NAT와 프락시를 사용한 간접 통신으로 하였다. 모든 NICe 100MB 이더넷을 사용하였다.
성능 측정을 위한 환경은 [그림 4]와 같다. 순수하게 방법에 따른 성능차이 만을 비교하기 위하여 사설 IP를 가진 클러스터의 환경을 하나의 프론트 노드와 하나의 계산노드로 간단히 구성하였다. 축정할 값은 각 계산노 드끼리의 통신 지연시간과 대역폭이며 통신 방법은 계산 노드 간의 1) 직접 통신, 2) 두 프락시를 사용한 간접통 신, 3) NAT와 프락시를 사용한 간접 통신으로 하였다.

성능/효과

5 배 정도 높은 값을 보여 2)가 1)보다 28% 정도 낮았다. 대역폭의 경우 1), 2) 모두 두 번의 중계를 거치기 때문에 직접 연결보다 절반 이하의 성능을 보였지만 1~32KB의 작은 메시지의 경우, 2)가 1)보다 18~27% 정도 높은 값을 보였고, 128KB~ 1MB의 큰 메시지의 경우는 6~16%정도 높은 값을 보였다.
이러한 결과는 그리드 환경의 특성을 고려하면 두 클 러스터의 거리가 멀어짐에 따라 프론트 노드 간의 지연 시간이 커지기 때문에 지연시간의 차이는 무시할 수 있다. 또한 대역폭의 경우, 두 번의 중계과정을 거치면서 발생하는 손실은 어쩔 수 없지만 적절한 크기의 메시지 를 사용할 때 2)의 방법을 사용하면 1)의 방법에 비해 약 25% 정도의 성능 향상을 얻을 수 있다.
본 논문에서는 그리드 환경에서 사설 IP를 사용한 클 러스터의 봉신 중계 기법을 살펴보고 NAT와 프락시를 사용한 대안을 제시하였다. 성능 측정 결과 NAT와 프락 시를 사용한 방법은 기존외 사용자 영역의 기법보다 25%정도의 성능 향상이 있었으며 이는 커널 영역의 기 법보다는 성능이 낮지만 커널을 수정하지 않는 다는 점 에서 유리하다.
이러한 특성을 종합하면 그리드 환경에서는 성능을 위해서 중계 데몬이 커널에서 구현되어 있어야 하지만 글 로버스의 이식성을 위해서는 커널이 수정되는 것은 피해 야 한다는 결론을 내릴 수 있다. 따라서 본 논문에서는 러널 영역의 방법과 사용자 영역의 방법을 똫합하여 NAT와 프락시를 결합한 이식성 높은 고성능 봉신 중계 방안을 제시한다.

후속연구

차후에는 본 논문이 제시한 방법을 그리드 환경에 어식할 예정이며, 이를 위해서 글로버스 툴킷의 통신 라이브러리인 MPICH-G2를 수정하여 사설 IP를 사용한 클러스터를 연동할 수 있도록 할 것이다.
기존에 서비스 되고 있는 NAT와 사용자 영역의 프락시롤 조합하여 사 용하면 프락시만을 사용한 것에 비해 문맥 전환 비용을 절반으로 줄일 수 있고 커널 영역에서만 구현한 것에 비해 이식성을 높일 수 있는 장점이 있다. 차후에는 이에 커니즘을 MPICH-G2에 이식하여 사설 IP를 사용한 글로 버스 시스템의 구축이 가능하도롞 할 것이다.

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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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