[논문 리뷰] Performance Measurement of the Heterogeneous Network

Soumen Kanrar, Mohammad Siraj|arXiv (Cornell University)|2011. 10. 17.

Network Traffic and Congestion Control참고 문헌 5인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 다중 서버 시스템에서 지연을 모델링하기 위해 연속시간 마르코프 체인(비생산-사라짐 과정이 아닌)을 사용하여 이질적 네트워크의 성능 측정 프레임워크를 제안한다. 큐잉 메커니즘과 스케줄링 알고리즘을 평가하여 네트워크 최적화를 위한 향상된 지연 분석을 입증하며, 무선 분야로의 확장 가능성도 제시한다.

ABSTRACT

Till today we dreamt of imperceptible delay in a network. The computer science research grows today faster than ever offering more and more services (computational representational, graphical, intelligent implication etc) to its user. But the problem lies in "greater the volume of services greater the problem of delay". So tracing delay, or performance analysis focusing on time required for computation, in a existing or newly configured network is necessary to conclude the improvement. In this paper, we have done the job of delay analysis in a multi-server system,. For this proposed work we have used continuous -parameter Markov chains (Non -Birth -Death Process),for developing the required models, and for developing the simulator we have used queuing networking, different scheduling algorithms at the servers queue and process scheduling . The work can be further extended to test the performance of wireless domain.

연구 동기 및 목표

• 현대 컴퓨팅 환경에서 서비스 부하가 증가함에 따라 발생하는 네트워크 지연 문제에 대응한다.
• 다중 서버 네트워크 시스템에서의 지연을 체계적으로 분석하고 측정할 수 있는 방법을 개발한다.
• 동적인 행동를 포착하기 위해 연속 파라미터 마르코프 체인을 사용하여 네트워크 성능를 모델링한다.
• 다양한 스케줄링 알고리즘이 큐 관리 및 응답 시간에 미치는 영향을 평가한다.
• 무선 네트워크 영역으로의 성능 분석 확장을 위한 기반을 제공한다.

제안 방법

• 다중 서버 네트워크에서 요청 흐름의 확률적 행동를 모델링하기 위해 연속시간 비생산-사라짐 마르코프 체인을 활용한다.
• 서버 및 프로세스 스케줄링 다이내믹스를 표현하기 위해 큐잉 네트워크 이론에 기반한 시뮬레이션 프레임워크를 설계한다.
• 서버 큐 수준에서 다양한 스케줄링 알고리즘을 통합하여 서로 다른 구성 조건에서의 성능를 비교한다.
• 수학적 모델링을 통해 상태 전이 확률과 정상 상태 성능 지표를 유도한다.
• 다양한 부하 조건에서 지연과 처리량을 평가하기 위해 시뮬레이션을 통해 모델을 검증한다.
• 이질적 네트워크 환경에서의 계산 및 통신 지연을 분석하기 위해 프레임워크를 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다중 서버 이질적 네트워크에서 지연를 효과적으로 모델링하고 측정할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 다양한 스케줄링 알고리즘이 큐 응답 시간과 시스템 성능에 미치는 영향는 어떠한가?
• RQ3 마르코프 체인 모델이 복잡한 네트워크 시스템의 성능 특성을 어느 정도 정확히 포착할 수 있는가?
• RQ4 서비스 부하가 증가할수록 이질적 네트워크에서의 엔드 투 엔드 지연는 어떻게 영향을 받는가?
• RQ5 제안된 모델은 무선 네트워크 환경에서의 성능 분석으로 확장될 수 있는가?

주요 결과

• 연속시간 마르코프 체인의 사용은 다중 서버 네트워크 시스템에서 지연 역학을 정확하게 모델링할 수 있게 한다.
• 서버 큐 수준에서의 다양한 스케줄링 알고리즘은 응답 시간과 처리량에 측정 가능한 영향을 미친다.
• 시뮬레이션 프레임워크는 다양한 부하 및 구성 조건에서의 성능 트레이드오프를 성공적으로 포착한다.
• 모델은 이질적 네트워크 아키텍처에서 성능 병목 현상을 규명하는 정량적 기반을 제공한다.
• 이 방법론은 무선 분야로의 확장이 가능하여 향후 네트워크 성능 분석에 더 넓은 적용 가능성을 보여준다.
• 본 연구는 복잡하고 서비스 집약적인 네트워크에서 지연 분석을 위한 검증된 방법론적 프레임워크를 기여한다.