• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권12호
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• pp.716-725
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• 2004

고성능 PC 클러스터 시스템을 구축하기 위해서는 네트워크 접근 시간을 최소화하는 것이 중요하다. SCI 기반 PC 클러스터 시스템에서는 각 노드에 네트워크 캐쉬를 유지함으로써 네트워크 접근 시간을 줄이는 것이 가능하다. 본 논문에서는 공유 메모리를 PCI 버스상에 위치시킴으로써 네트워크 캐쉬지원을 가능하게 하였으며, 이에 기반한 Network Cache Coherenet NUMA(NCC-NUMA) 시스템을 제안하고, 핵심 모듈인 NCC-NUMA 카드를 개발하였다. NCC-NUMA 카드는 각 노드의 PCI 슬롯(slot)에 plug-in되는 형태이며, 공유메모리, 네트워크 캐쉬, 공유메모리 제어 모듈 및 네트워크 제어 모듈을 포함한다. 공유메모리와 네트워크 캐쉬 사이의 일관성은 IEEE SCI 표준에 의해 유지된다. NCC-NUMA 시스템의 성능 측정을 위해 SPLASH-2 벤치마크를 수행하였으며, NCC-NUMA 시스템이 네트워크 캐쉬를 활용하지 않는 NUMA 기반 클러스터 시스템에 비해서 최대 56%의 성능향상을 보임을 알 수 있었다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제20권5호
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• pp.89-98
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• 2020

MMO 게임 서버에서는 성능을 높이기 위해 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 구조를 사용해 하드웨어를 구성하는 경우가 많다. 또한 내부 자료구조로 삽입, 삭제와 탐색에 소요되는 시간이 짧은 해시 테이블과 같은 자료구조를 많이 사용한다. 본 논문은 NUMA 구조에 최적화된 해시 테이블을 제안하여, NUMA 시스템을 사용하는 게임 서버의 성능을 더 높일 수 있도록 한다. 제안된 해시 테이블을 4 소켓 NUMA 시스템에서 실험한 결과, 기존의 고성능 해시 테이블에 비해 최대 2배의 성능 향상을 확인할 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제28권4호
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• pp.188-195
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• 2001

본 논문에서는 PC 클러스터 기반 CC-NUMA 시스템을 제안하고, 시뮬레이션을 통하여 성능을 분석하였다. PC 클러스터 기반 CC-NUMA 시스템은 PC의 PCI slot에 CC-NUMA 카드를 장착함으로써 구현되며 공유메모리, 네트워크 캐쉬, 네트워크 제어 모듈을 포함한다. CC-NUMA 시스템은 PCI 버스상에 존재하는 메모리를 공유대상으로 하며, 공유메모리와 네트워크 캐쉬사이의 일관성은 IEEE SCI 표준에 의해 유지된다. CC-NUMA 시스템을 시뮬레이션 하기 위해 실행주도 시뮬레이터인 Limes를 수정하여 사용하였으며, 캐쉬 일관성 유지 알고리즘으로 SCI의 typical set을 구현하였다. 또한 기존 시스템과의 비교를 위해서 네트워크 캐쉬를 활용하지 않는 Dolphin사의 PCI-SCI 카드에 기반한 NUMA 시스템을 시뮬레이션 하였다. CC-NUMA 시스템의 성능을 측정하기 위하여 다양한 실험을 수행하였으며, 실험결과 CC-NUMA 시스템이 NUMA 시스템에 비해서 성능향상이 우수함을 알 수 있었다. 또한, CC-NUMA 시스템이 최적의 성능을 발휘하는 파라미터의 값을 도출하였으며, 이를 CC-NUMA 시스템의 실제 구현에 반영하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권9호
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• pp.461-476
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• 2003

메모리 병목현상의 완화와 구현상의 용이함으로 인해 NUMA 시스템이 지난 수년 동안 전형적인 다중 프로세서 시스템으로 자리를 잡아 왔다. 하지만 NUMA 시스템은 그 구조의 특성상 원격 메모리로의 접근 비율이 커질수록 응답 속도의 지연이 심화되므로, NUMA 시스템의 구현에 있어서 원격 캐쉬의 효율적인 설계를 요구한다. 본 논문에서는 보다 효율적인 원격 캐쉬의 설계를 목표로 하여, 원격 캐쉬 상에서 실제 응용 프로그램의 공유 단위(Granularity of Sharing)의 패턴을 분석하여 원격 캐쉬의 라인 사이즈를 실행 시간에 가상적으로 변화시킬 수 있는“다중 그레인 원격 캐쉬”방식을 제안한다. 그리고 이를 MINT를 통해 모델링한 후 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석한다. 시뮬레이션에서는 먼저 Profile-Based 방식을 이용하여 각 응용 프로그램별 최적의 원격 캐쉬 라인 사이즈를 찾아내고, 이를 이용하여 기존의 일반적인 NUMA 시스템에서의 원격 캐쉬와 본 논문에서 제안한 다중 그레인 원격 캐쉬와의 상호 비교를 통해 성능상의 차이점을 비교, 분석한다. 그 후 다중 그레인 원격 캐쉬가 시스템과 응용 프로그램간의 다양한 관계 속에서도 항상 최악의 경우를 피하면서 최적의 경우와 유사한 결과를 가짐을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제6권1호
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• pp.82-92
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• 2000

본 논문에서는 CC-NUMA 시스템을 위한 진단 소프트웨어에 대한 구현 방법 및 결과를 소개하였다. CC-NUMA 구조는 두 대 이상의 SMP 시스템들에 캐쉬 일관성을 유지하기 위한 하드웨어를 장착하고, 이들을 고속 연결망으로 연결함으로써 시스템의 성능 및 확장성을 향상시켜 준다. 그러나, CC-NUMA 시스템은 운용체제 측면에서는 단일 시스템 이미지로서 보여지는 반면, 하드웨어 구조와 밀접한 진단 소프트웨어에서는 이를 별개의 시스템으로 고려해야 한다. 이와 같은 구조 때문에 기존의 상용 관리 소프트웨어로는 CC-NUMA 시스템에 대한 진단 및 관리를 하기 어렵다. 또한, TCO(Total Cost of Ownership) 절감 측면에서 최근 대두되고 있는 원격 진단 및 관리의 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 요구사항에 따라 CC-NUMA 구조에 적합한 진단 소프트웨어 모듈을 설계하였으며, 원격 진단 및 관리가 용이한 클라이언트-서버 구조의 진단 메커니즘을 제시하였다. 또한, 관리자가 어느 시스템에서도 서버에 접근할 수 있는 접근성을 향상시키기 위하여 자바 기반 사용자 인터페이스를 채택하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권1호
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• pp.35-41
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• 2002

고성능 PC 클러스터 시스템을 구축하기 위해서는 네트워크 접근시간을 최소화하는 것이 중 요하다. SCI 기반 PC 클러스터 시스템에서는 각 노드에 네트워크 캐쉬를 유지함으로써 네트워크 접근 시 간을 줄이는 것이 가능하다. 본 논문에서는 SCI 기반 PC 클러스터 시스템을 위해서 네트워크 캐쉬를 활용하는 CC-NUMA 카드를 제안한다. CC-NUMA 카드는 각 노드의 PCI 슬롯(slot)에 plug-in 되는 형태이며 공유메모리 네트워크 캐쉬 네트워크 제어 모듈을 포함한다. 네트워크 캐쉬는 클러스터 노드의 PCI 버스상에서 존재하는 공유메모리를 캐쉬하여 공유메모리와 네트워크 캐쉬 사이의 일관성은 IEEC SCI 표준 에 의해 유지된다. 본 연구에서는 SCI 기반 PC 클러스터 시스템의 성능을 측정하기 위하여 CC-NUMA 프로토타입 카드를 개발하였으며, 이를 기반으로 하여 클러스터 시스템을 구축하였다. 실험결과. CC- NUMA 카드를 장착한 클러스터 시스템이 네트워크 캐쉬를 활용하지 않는 NUMA 기반 클러스터 시스템 에 비해서 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제42권6호
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• pp.19-28
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• 2005

다중 프로세서 구조는 컴퓨터 성능을 향상시키기 위한 좋은 방법이다. 물리적으로 분산된 메모리를 단일 공유 메모리 공간으로 제공하는 CC-NUMA(Cache Coherent Non-Uniform Memory Access) 시스템은 다중 프로세서 컴퓨터 시스템으로 널리 사용된다. CC-NUMA는 공유 메모리 지원을 위해 풀맵 디렉토리를 가지며, 빠른 원격 메모리 접근을 위해 원격 캐시 메모리를 사용한다. 본 논문은 CC-NUMA 시스템을 구성할 수 있는 프로세싱 노드 구조와 이러한 구조에 적합한 캐시 일관성 유지 프로토콜을 제안하여, 대량의 프로세서를 이용한 다중 프로세서 시스템의 구성을 용이하게 한다. 끝으로 제안된 프로토콜에 따른 시스템 구현 결과도 제시한다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제11A권3호
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• pp.199-206
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• 2004

다중 프로세서 시스템에서 여러 개의 프로그램이 동시에 수행될 경우의 프로그램 수행 성능은 각 프로세스를 어떠한 물리적 위치의 프로세서에 할당하여 수행하는가에 따라 다르게 나타난다. 일반적으로 시공간적으로 인접한 프로세서에 동일 프로그램의 프로세서를 할당할 경우 프로세스간 통신비용이 절감되므로 가장 효율적인 결과를 얻을 수 있다. 그러나 프로세스를 할당하는 운영체제는 이와 같은 친화성을 고려하기 위하여 부가적인 처리를 필요로 하며, 실제 수행시 각 프로그램은 독립적으로 수행되므로, 여러 프로그램으로부터 발생한 프로세스를 할당하는 방법은 많은 계산을 필요로 한다. 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템의 경우 특히 다수의 공유 메모리 접근에 의한 많은 트랜잭션이 발생하며, 연결망 부하의 불균등에 따른 병목 현상을 나타내므로, 프로세스의 할당 정책에 따라서 큰 성능 차이를 나타내게 된다. 본 논문은 규일한 연결망 부하특성을 나타내며, 프로세스 할당 정책을 필요로 하지 않는 CC-NUMA 시스템을 제시한다. 논문에서 제시하는 구조는 이중 링 구조와 동일한 연결망 비용을 나타내며, 건너뜀 연결을 이용한 균등한 부하 분배를 수행함으로써 프로세스 할당 정책의 유무와 무관한 성능을 보이다. 프로그램 구동 시뮬레이션을 통한 검증 결과 시스템은 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템에 비하여 1.5배의 성능 개선을 나타냈다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.488-496
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• 2000

본 논문에서는 여러 개의 노드가 상호연결망으로 연결되어 각각의 메모리를 공유하는 CC-MUMA 시스템인 고성능 멀티미디어 서버(MX-Server)상에서 다중 스레드 프로세스의 노드 스케줄링 설계 및 구현 내용을 소개한다. 고성능 멀티미디어 서버의 컴퓨팅 서버용 운영체제인 COSMIX(cache COherent Shared Memory unIX)에서는 서버의 플랫폼에 알맞은 하드웨어 및 시스템 관련하여 CC-NUMA 시스템에 적합한 운영체제 기능을 설계하였다. 고성능 멀티미디어 서버는 최대 8개까지의 노드로 구성된 CC-NUMA 시스템으로 각 노드들은 SCI ring으로 연결된다. 이러한 CC-NUMA 구조의 시스템에서 데이터의 지역성을 고려한 노드 스케줄링 방식으로 Oracle8i와 같은 DBMS의 성능을 높이고자 한다. 고성능 멀티미디어 서버에서는 데이터의 저역성을 고려하여 한 노드에 프로세스를 바인드 하는 기능이 있으나, 그중 다중 스레드로 구성된 프로세스의 바인드 기능은 없다. Oracle 8i와 간츤 DBMS에서는 다중 스레드로 구성된 하나의 프로세스가 일정한 디스크를 점유하여 사용할 수 있으므로 이와 같은 다중 스레드의 프로세스를 해당 디스크가 있는 하나의 노드 즉 cg에 마인드 하는 기능을 구현하였다. 현재는 가용한 플랫폼이 없어서 MX Server 대신 PC 테스트베드를 이용한 CC-NUMA 시스템의 시뮬레이션 환경을 구축하여 다중 스페드의 CG 바인드 기능을 개발하고 그 시험을 완료하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권9호
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• pp.503-513
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• 2002

CC-NUMA구조에서는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적인 특성 때문에 상호 연결망이 성능을 좌우하는 큰 변수로 작용한다. 기존에 사용되는 버스는 대역폭의 한계와 물리적 확장성 때문에 대규모의 시스템에는 적합하지 않다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 도입한 이중 링 구조는 이러한 버스의 한계를 극복하고는 있지만 많은 노드를 거쳐야 하는 문제로 인해 응답 지연 시간이 증가하는 단점을 안고 있다. 본 논문에서는 요청과 응답 패킷의 지연 시간을 줄이는 방안으로 리피터 노드를 이용한 다중 링을 제안한다. 제안된 시스템은 링과 링 사이의 구조가 대칭형을 이루고 있어 요청을 내보내는 링을 제외한 다른 링의 hop수는 똑같은 수치를 갖고 있으며, 이중 링에 비해 최대의 hop수와 최소의 hop수의 차가 적고 평균 hop수 또한 적어 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 또한 이러한 구조를 유지하기 위한 리피터 노드의 구조를 제안하며 리피터 노드의 구조와 노드의 확장에 따른 다양한 성능을 확률 구동 시뮬레이터를 사용하여 평가를 수행한다.