A Fair Scheduling Model Covering the History-Sensitiveness Spectrum

과거민감도 스펙트럼을 포괄하는 공정 스케줄링 모델

  • 박경호 (서울대학교 컴퓨터공학부) ;
  • 황호영 (한성대학교 멀티미디어공학과) ;
  • 이창건 (서울대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 민상렬 (서울대학교 컴퓨터공학과)
  • Published : 2007.06.15

Abstract

GPS(generalized processor sharing) is a fair scheduling scheme that guarantees fair distribution of resources in an instantaneous manner, while virtual clock pursues fairness in the sense of long-term. In this paper, we notice that the degree of memorylessness is the key difference of the two schemes, and propose a unified scheduling model that covers the whole spectrum of history-sensitiveness. In this model, each application's resource right is represented in a value called deposit, which is accumulated at a predefined rate and is consumed for services. The unused deposit, representing non-usage history, gives the application more opportunity to be scheduled, hence relatively enhancing its response time. Decay of the deposit means partial erase of the history and, by adjusting the decaying rate, the degree of history-sensitiveness is controlled. In the spectrum, the memoryless end corresponds GPS and the other end with full history corresponds virtual clock. And there exists a tradeoff between average delay and long-term fairness. We examine the properties of the model by analysis and simulation.

기존의 공정 스케줄링 방법들 중 GPS(generalized processor sharing)는 순간적 관점에서의 공정성을 추구하는 반면에, virtual clock은 장기적 관점에서의 공정성을 추구하는 특성을 지닌다. 이 논문에서는 이들의 차이가 과거의 서비스 정보를 추후의 스케줄링에 반영하는 정도에 있음에 주목하고, GPS와 virtual clock을 포괄하는 스펙트럼 형태의 스케줄링 모델을 제시한다. 이 모델에서 각 응용의 자원 획득 권한은 예치권한이라는 값으로 표현되는데, 예치권한은 각 응용별로 미리 정해진 고유한 비율로 계속 증가하며, 서비스를 받으면 소비된다. 소비되지 않고 누적된 예치권한은 과거에 서비스가 이루어지지 않은 정도를 표현하는 값이라고 볼 수 있으며, 이는 응용의 스케줄링 가능성을 높이므로 이후의 서비스 지연시간을 상대적으로 단축하는 효과를 낸다. 예치권한을 주기적으로 감쇄시키면 과거 정보의 반영 정도를 줄일 수 있으며, 이 때 그 감쇄 정도는 과거행태를 반영하는 정도를 의미한다. 과거의 정보를 전혀 반영하지 않을 경우 GPS의 특성을 나타내게 되며, 모두 반영할 경우 virtual clock의 특성을 보이게 된다. 이러한 스펙트럼 상에서는 평균지연시간과 장기적 공정성 사이에 절충 관계가 존재한다. 이 논문에서는 제시된 모델의 특성을 분석하고 실험을 통해 검증한다.

Keywords

References

  1. A. K. Parekh and R. G. Gallager, 'A Generalized Processor Sharing Approach to Flow Control in Integrated Services Networks: The Single-Node Case,' IEEE/ACM Trans. on Networking, vol. 1, no. 3, pp. 344-357, June 1993 https://doi.org/10.1109/90.234856
  2. A. Demers, S. Keshav, and S. Shenker, 'Analysis and Simulation of a Fair Queueing Algorithm,' Proc. of ACM SIGCOMM '89, pp. 1-12, 1989 https://doi.org/10.1145/75246.75248
  3. L. Zhang, 'VirtualClock: A New Traffic Control Algorithm for Packet Switching Networks,' Proc. of ACM SIGCOMM '90, pp. 19-29, 1990 https://doi.org/10.1145/99508.99525
  4. H. Zhang, 'Service Disciplines for Guaranteed Performance Service in Packet-Switching Networks,' Proc. of IEEE, vol. 83, no. 10, pp. 1374-1396, October 1995 https://doi.org/10.1109/5.469298
  5. P. Goyal and H. M. Vin, 'Generalized Guaranteed Rate Scheduling Algorithms: A Framework,' IEEE/ACM Trans. on Networking, vol. 5, no. 4, pp. 561-571, August 1997 https://doi.org/10.1109/90.649514
  6. 이주현, 황호영, 민상렬, '지연-대역폭 정규화 관점에서의 출력링크 서비스 알고리즘,' 한국정보과학회 제33회 추계학술발표회 논문집, pp. 259-262, 2006
  7. P. Goyal, H. M. Vin, and H. Cheng, 'Start-Time Fair Queueing: A Scheduling Algorithm for Integrated Services Packet Switching Networks,' IEEE/ACM Trans. on Networking, vol. 5, no. 5, pp. 690-704, October 1997 https://doi.org/10.1109/90.649569
  8. J. C. R. Bennett and H. Zhang, '$WF^2Q$: Worstcase Fair Weighted Fair Queueing,' IEEE INFOCOM '96, pp. 120-128, 1996 https://doi.org/10.1109/INFCOM.1996.497885
  9. C. A. Waldspurger and W. E. Weihl, 'Stride Scheduling: Deterministic Proportional-Share Resource Management,' Tech. Rep. MIT/LCS/TM-528, MIT, 1995
  10. D. Pan and Y. Yang, 'Credit Based Fair Scheduling for Packet Switched Networks,' IEEE INFOCOM 2005, pp. 843-854, 2005 https://doi.org/10.1109/INFCOM.2005.1498315
  11. J. L. Hellerstein, 'Achieving Service Rate Objectives with Decay Usage Scheduling,' IEEE Trans. on Software Engineering, vol. 19, no. 8, pp. 813-825, August 1993 https://doi.org/10.1109/32.238584