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aRFS+: 높은 네트워크 성능을 위한 새로운 플로우 스티어링 기법 = aRFS+: A New Flow Steering Scheme for High Network Performance
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2024
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Korean
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397-405(9쪽)
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최근의 데이터센터 서버에서는 네트워크 처리 오버헤드를 줄이기 위해 다이렉트 캐시 액세스 (DCA) 기법이 사용되고 있다. 그러나 기존의 플로우 스티어링 기법들이 DCA나 멀티코어 환경을 고려하지 않아 네트워크 응용의 최적 성능을 달성하지 못한다. 본 논문에서는 aRFS+ 라는 새로운 플로우 스티어링 기법을 제안하며, 다음의 세 가지 설계사항을 고려하였다. 첫째, 네트워크 응용에 대해 DCA가 적용되는 NUMA 노드의 CPU 코어에서 동작되도록 하는 애플리케이션 스티어링 기법을 적용하였다. 둘째, 멀티코어 환경의 이점을 극대화하기 위해 네트워크 패킷 수신처리를 위한 코어와 응용 코어가 분리되도록 하였다. 더불어 두 코어가 같은 DCA 적용 NUMA 노드 코어에서 선택되도록 하여 높은 CPU 효율을 달성하도록 하였다. 셋째, 매 패킷에 대한 메모리 관리 오버헤드를 줄이는 최적화 기법을 도입하였다. 이를 통해 기존 기법 대비 최대 약 60%의 성능 향상을 보임을 확인하였다.
더보기Recent studies indicate that a significant portion of central processing unit (CPU) usage in network stack processing is attributed to the transfer of data between kernel and user spaces. Direct Cache Access (DCA) has been recognized to enhance data copy efficiency by allowing applications to perform data copy operations utilizing L3 caches. However, current flow steering mechanisms lack awareness of caches; they often employ random selection methods or allocate processing tasks to cores based on the location of corresponding applications subsequently resulting in suboptimal throughput. To address this issue, in this paper, we propose a novel flow steering scheme named aRFS+. The three key ideas of aRFS+ are as follows. First, we dynamically allocated network applications to the DCA-capable NUMA node, enabling them to exploit DCA advantages during data copy operations. Second, we decouple application cores from network processing cores to maximize the benefits of multicore environments. Incoming packets are steered to a CPU distinct from the application core but situated within the same NUMA node. Third, we introduce an optimization technique that significantly mitigates the overhead associated with memory management. Our experimental evaluations demonstrated that aRFS+ substantially improved the overall throughput, with an enhancement of up to 60% compared to existing schemes.
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