ATM 환경의 다양한 QOS를 갖는 트래픽의 우선순위제어를 위해, ATM 스위치의 출력 버퍼에 저장되는 셀의 큐메카니즘을 제안하였다. 제안한 큐 방식은 가변큐공유(VQS4 : Variable Queue Sharing with 4 queue)방식으로서 기존의 고정 큐 방식의 문제점인 버스트 트래픽으로 인한 큐 오버플로우의 문제점을 개선하기 위해 CBR 큐, VBR-rt큐, VBR_nrt 큐, ABR 큐의 영역을 가변적으로 공유하여 큐 자원의 이용율을 최대화시킴으로써 순간 버스트 트래픽 유입으로 인한 셀손실율을 최소화시킬 수 있는 특성을 제공한다. VQS4 방식의 성능을 평가하기 위해 버스트 특성이 강한 트래픽 패턴을 이용하여 고정 큐를 이용한 HOL과 제안 방식인 VQS4의 셀손실률 및 평균 지연률을 비교하였으며 시뮬레이터는 Visual Slam 2.0(AweSim)을 이용하여 작성했다.
다양한 QoS를 갖는 트래픽을 위해, ATM 스위치의 출력버퍼에 저장되는 셀의 큐 구조를 제안하였다. 제안한 큐 구조는 기존의 고정길이 큐 구조의 문제점인 버스트 트래픽으로 인한 큐 넘침의 문제점을 개선하기 위해 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 묶어 큐를 공유하여 큐 이용률을 최대화시키는 구조를 기반으로 하고 있다. 즉, CBR 트래픽과 VBR-nrt를 묶고, VBR-rt와 ABR 트래픽을 묶어 버스트 트래픽 유입으로 인한 셀 손실률을 최소화시킬 수 있는 특성을 제공한다. 제안 큐 구조의 성능을 평가하기 위해 버스트 특성이 강한 트래픽 패턴을 이용하여 기존의 큐 구조와 셀 손실률 및 평균 지연률을 비교하였다.
네트워크에서 QoS를 보장하기 위해 최근에 제안되는 패킷 스케줄링 알고리즘은 대부분 우선 순위에 입각한 패킷 전송 서비스를 한다. 이러한 우선 순위를 유지하기 위한 큐의 관리에는 많은 비용이 들므로 QoS를 보장하는 네트워크에서 우선 순위 큐의 관리 비용을 줄이는 노력이 필요하다. 패킷 스케줄링 알고리즘 중 RPO+(Rotate Priority Queue)는 우선 순위 FIFO(First in first out)큐를 사용하여 주기 적으로 재명명되는 패킷 스케줄링 알고리즘이다. FIFO 큐에 패킷들을 근사 정렬하여 패킷의 우선 순위를 유지하므로 계산 복잡도를 줄이지만, 패킷 우선 순위를 유지하기 위해 2배(2P)의 큐를 필요로 한다.[1] 본 논문에서는 필요한 큐의 개수를 P개의 큐로 제한하여 큐에 대한 관리 비용을 줄였으며 엔터프라이즈 환경에서 애플리케이션이 요구하는 서비스 특성에 따라 클래스로 구분하여 적합한 패킷 스케줄링 서비스를 제공하는 알고리즘을 제시한다. 본 기법은 추가적인 오버플로우 큐를 관리하고 패킷 어드미션 컨트롤러를 통해 패킷 전송 지연 시간을 제한함으로 다양한 애플리케이션의 네트워크 QoS 요구를 보장하고 패킷 전손 효율을 높였다.
연속적이고 무한히 발생되는 데이터 스트림을 관리하는 데이터 스트림 관리시스템(DSMS)은 연속질의를 이용하여 스트림을 처리한다. 연속질의는 질의 별로 독립적인 큐를 유지하기 때문에 질의 개수가 증가함에 따라서 메모리 비용이 증가되며, 잦은 메모리 할당으로 인한 시스템의 성능 저하를 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기존의 연구로 메모리 풀을 이용한 메모리 관리 기법이 있다. 하지만 페이지의 크기가 고정되어 있기 때문에 각 질의마다 필요로 하는 데이터 스트림의 최적의 크기에 적합하게 할당되지 못하여 메모리를 낭비하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 연속질의 처리를 위한 큐 메모리 관리 기법을 제안한다. 제안기법은 큐 관리 테이블에서 관리하는 각각의 큐 메모리들을 타임스탬프를 가지고 일정한 기간을 주기로 큐 메모리의 사용량을 분석한다. 분석된 큐 메모리들은 이전의 큐 메모리의 사용량과 현재 사용된 큐 메모리의 사용량을 비교함으로써 상한 값과 하한 값을 구함으로써 현재 큐 메모리에서 가지고 있는 사용량을 추가할 것인지, 줄일 것인지를 판단하여, 메모리의 사용량을 최적화 함으로써 시스템의 메모리 가용성을 향상한다. 제안 기법은 성능평가를 통해 메모리의 가용성이 기존의 방식에 비하여 향상된 성능을 보인다.
ABR 서비스에서 전송률 제어 방식은 크게 크래딧 방식과 전송률 기반 방식으로 구분되는데, 전송률 기반 방식의 대표적인 스위치 알고리즘인 EPRCA(Enhanced Properties RATE Control Algorithm)를 비롯하여 지금까지 제안된 전송률 기반 폭주제어방법은 대부분 스위치의 평균 큐 길이 Q 에 의한 폭주제어 방식을 사용한다. [2, 6, 8]. 폭주판단방법은 큐 임계치 방식, 부하 임계치 방식, 큐 증가 임계치 방식으로 나눌 수있다. 큐 임게치 만을 사용하는 방법이 가장 일반적이지만, 큐 길이와 큐 임계치의 비교에 따른 지연이 발생하게 된다. 본 논문에서는 큐 길이의 증감 상태를 큐 임계치와 동시에 사용하여 폭주제어를 신속히 할 수 있는 스위치 알고리즘을 제안한다.
인터넷에서 실시간 서비스를 지원하기 위해서는 큐 관리 및 스케줄링 기법이 고도화되어야 한다. 기존의 큐 관리 기법은 TCP 플로우의 혼잡을 제어하는 기능은 제공하고 있으나 실시간 서비스 지원에는 문제점을 가지고 있다. 즉, 큐가 어느 정도 점유된 이후 계속적인 버스트 성의 트래픽이 발생할 경우 성능이 급격히 떨어지고, 특히 큰 지터 값으로 인해 실시간 전송에 부적절하다. 본 논문에서는 최대 임계값과 큐 가중치 등의 RED 파라미터를 큐 상태에 따라 적응적으로 조정하여 실시간 서비스에 대한 지연 및 지터 성능을 향상시킬 수 있는 상태 의존 RED (SDRED; State Dependent Random Early Detection) 큐 관리 및 동적 스케줄링 기법을 제안한다. 제안한 기법은 큐 상태에 따라 RED의 최대 임계값과 큐 가중치를 네 개의 서로 다른 레벨로 변경하여 트래픽 상황에 적응하도록 설계하였으며, 시뮬레이션을 통하여 SDRED가 평균 큐 크기를 가지는 RED나 평균 큐 크기를 가지지 않고 현재의 큐 크기를 사용하여 흔잡을 제어하는 BLUE, 그리고 RED 게이트웨이의 수율이나 지연 특성을 향상하기 위해 제안된 ARED 및 DSRED에 비해 낮은 지연 값과 안정적인 지터 값을 나타냄을 검증하였다.
고속의 입력 큐를 가진 스위치는 출력 큐를 가진 스위치보다 더 경제적이며 단순하다고 알려져 있다. 그러나 입력 큐를 가진 스위치는 성능을 크게 저하시키는 HOL Blocking이라는 문제를 가지고 있다. 입력 큐 스위치는 랜덤 어세스 입력 큐와 셀 스케쥴링 알고리즘을 사용한다면 휠씬 좋은 성능을 얻을 수 있다. 많은 입력 큐 ATM 스위치의 Self-Firing셀 스케쥴러가 제안되어 왔으나, 여러 가지 입력포트와 분포에서 측정된 성능이 서로 크게 차이가 난다는 점에서 공정하지 못한 것이었다. 본 논문에서 우리는 어떠한 트애픽 분포에서도 공정성을 가지는 셀 스케쥴러를 제안하며, 제안한 스케쥴러가 비록 트래픽이 비균일 분포일지라도 공정성이 유지되는 것을 모의 실험을 통하여 증명한다.
본 논문에서 구현한 더블큐 웹서버는 동시에 들어오는 요청들을 두 가지로 분류하여 서비스한다. 캐쉬되어 있는 문서를 요구하는 요청은 서비스 큐에 넣고, 캐쉬되지 않은 문서를 요구하는 요청은 기다림 큐에 넣는다. 더블큐 웹서버는 서비스 큐의 모든 문서를 서비스 한 후 기다림 큐의 요청을 서비스한다. 이 방식은 디스크 접근 오버헤드를 줄이기 위해 캐쉬 된 문서의 서비스를 우선하는 정책으로 아파치 웹서버와 비교 실험 결과 서버의 성능과 평균 사용자 응답 시간을 향상시켰다.
본 논문에서는 정형 명세 도구인 Spin을 이용한 근사 정렬된 우선 순위 큐 스케줄러 알고리즘에 대한 정형 명세 방법론을 제시하였다. 최근에 제안된 패킷 스케줄링 알고리즘은 우선 순위(마감 순위, 가상 종료 시간, 시간 스템프 등)에 따라 QoS를 지원한다. 그러나 QoS를 지원하기 위한 우선 순위를 유지하는데는 많은 오버 헤드가 요구된다. 따라서 근사된 우선 순위 큐 스케줄러 알고리즘은 낮은 계산상의 오버 헤드를 통해 근사된 우선 순위 큐를 유지함으로서 정확한 우선 순위 큐를 유지하기 위한 오버 헤드와의 trade off를 고려한다. 큐는 주기적으로 회전을 하며 최소한의 포인터 오퍼레이션을 통해 근사된 우선 순위 큐를 유지한다. 이러한 스케줄러 알고리즘의 동작 과정을 정형 기법을 이용하여 패킷 스케줄링상에 기아 현상등이나 데드락 현상등의 발생여부를 검증하는 방법등의 연구가 전무한 상태이다. 정형 명세 도구인 Spin을 이용하여 제안된 알고리즘을 명세하는 방법론을 기술한다.
VOQ 방법은 입력 큐잉의 저 비용과 출력 큐잉의 고성능이라는 장점을 결합한 효과적인 큐잉방법이다. VOQ를 효과적으로 사용하기 위해서는 셀의 순서를 스케쥴 해주는 스케쥴링 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 기존의 iSlip, RRM의 round-robin based priority 방식을 따르면서 큐의 현재 상태에 따라서 스케쥴링을 달리하는 알고리즘을 제시하였다. 이 알고리즘에서는 큐에 대한 threshold값을 설정하고 큐에 저장하고 있는 셀의 수가 threshold값 보다 클 경우 그 큐의 셀을 연속해서 포워딩 하도록 하였다. 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제시한 알고리즘과 기존의 iSlip 알고리즘과의 성능을 패킷의 지연시간 측면에서 비교해 보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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