• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 I
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• pp.374-377
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• 2003

In this paper, a performance evaluation model of the Fat-Tree network with the multiple-buffered crossbar switches is proposed and examined. Buffered switch technique is well known to solve the data collision problem in the switch network The proposed evaluation model is developed by investigating the transfer patterns of data packets in a switch with output-buffers. Steady state probability concept is used to simplify the analyzing processes. Two important parameters of the network performance, throughput and delay, are then evaluated. To validate the proposed analysis model, the simulation is carried out on the various sizes of Fat-tree networks that use the multiple a$\times$b buffered crossbar switches. It is observed that both analysis and simulation results are match closely.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제30권4호
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• pp.520-534
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• 2003

본 논문에서는, $a{\times}b$ 출력 버퍼 스위치로 구성된 fat-tree 망의 성능 예측 모형을 제안하고, 스위치에 장착된 버퍼의 개수 증가에 따른 성능 향상 추이를 분석하였다. Buffered 스위치 기법은 스위치 네트웍 내부의 데이타 충돌 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법으로 널리 알려져 있다. 제안한 성능 예측 모형은 먼저 네트웍 내부 임의 스위치 입력 단에 유입되는 데이타 패킷이 스위치 내부에서 전송되는 유형을 확률적으로 분석하여 수립되었다. 제안한 모형은 스위치에 장착된 버퍼의 개수와 무관하게 출력 버퍼를 장착한 $a{\times}b$ 스위치의 성능, 즉 네트웍 성능 평가의 두 가지 주요 요소인 네트웍 정상상태 처리율(Steady state Throughput, ST)과 네트웍 지연시간(Network Delay)의 예측이 가능하다. 또한 모형의 이해를 도모하기 위하여 지능형 네트워크 트래픽 제어 및 중도 소실 패킷에 대한 다양한 처리 기능 등 최근 개발되는 스위치 네트워크의 부가기능을 배제하고 수식을 정리하였다. 그러나, 제안된 분석 모형은 이들 다양한 성능 향상 기술이 적용된 네트워크, 그리고 다양한 크기의 네트워크 성능분석에도 쉽게 적용이 가능하다. 제안한 수학적 성능 분석 연구의 실효성 검증을 위하여 병행된 시뮬레이션 결과는 상호 미세한 오차 범위 내에서 모형의 예측 데이타와 일치하는 결과를 보여 분석 모형의 타당성을 입증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 D
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• pp.775-777
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• 2000

본 논문에서는 buffer를 장착한 양 방향성 $a{\times}b$ switch들로 구성된 fat-tree network의 성능 분석 기법을 제안하고, 분석 모형의 타당성을 검증하였다. 제안한 분석 기법은 먼저 스위치 내부의 데이터 이동 패턴을 확률식으로 표현하고. 나아가서 buffer를 장착한 $a{\times}b$ switch의 buffer 크기에 따른 정상상태 throughput을 간단한 수식으로 구할 수 있도록 하였다. 이를 토대로 buffer를 장착한 $a{\times}b$ switch로 구성된 fat-tree network의 성능을 분석하고, 제안한 분석모형의 실효성 입증을 위하여 simulation을 시행한 후 결과를 비교 분석하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.9-15
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• 2013

데이터센터 네트워크와 관련된 대부분의 최근 연구들은 Fat-Tree와 같은 대칭성 있는 다중루트트리 토포로지를 가정한다. 이러한 네트워크에서는 패킷단위의 분산방식이 매우 효과적이지만 장애가 발생할 경우에는 토포로지의 대칭성이 깨져 TCP의 성능이 저하된다고 알려져 있다. 본 논문에서는 모의실험을 통하여 Fat-Tree에서 링크 장애가 패킷분산방식의 성능에 주는 영향을 다시 조사한다. 모의실험결과는 큰 규모의 Fat-Tree에서는 링크 장애가 발생해도TCP 성능이 저하될 만큼 패킷 순서 바뀜이 심하게 발생하지 않음을 보여주며 링크 장애에 대비한 복잡한 방식이 반드시 필요한 것은 아님을 암시한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.215-221
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• 2012

데이터센터 네트워크에서의 병목현상 문제를 해결하기 위해 경로의 다양성을 제공하는 네트워크 구조들이 제안되고 있다. 이렇게 제공되는 다중 경로들을 활용함에 있어 TCP의 성능에 미치는 영향을 고려해야 하는데 이는 같은 플로우 내의 패킷들이 다중 경로를 통해 전송될 경우 패킷 순서 바뀜으로 인해 TCP성능이 저하될 수 있기 때문이다. 지금까지 제안된 대부분의 방식들은 패킷의 순서 바뀜을 막기 위해 사용가능한 경로들 중 하나를 선택하여 플로우를 할당함으로써 부하를 분산한다. 본 연구에서는 경로의 다양성을 제공하는 대표적인 토포로지인 Fat-Tree에서 패킷 단위의 분산방식으로 다중 경로를 이용할 때 패킷 순서 바뀜이 TCP성능에 큰 영향을 미칠 만큼 심하지 않음을 주장한다. 다양한 패턴의 트래픽을 이용한 모의실험 결과는 Fat-Tree와 같은 토포로지에서 큰 비용을 들이지 않고 TCP의 성능문제를 해결할 가능성을 암시한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.53-58
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• 2013

본 데이터센터 네트워크를 위한 대표적인 토포로지들 중 하나인 Fat-Tree는 같은 출발지/목적지에 대해 다중 경로를 갖는다. 또한 같은 홉 수를 갖는 다중 경로의 지연시간은 주로 장비의 큐에서의 지연시간에 의해 좌우된다. 그러나 대부분의 기존 부하 분산 방식들은 이러한 특성을 이용하지 못하고 패킷의 순서 바뀜 현상을 막기 위해 플로우 단위로 부하분산을 한다. 드물기는 하지만 지금까지 제안된 패킷 단위의 부하분산 방식들은 고비용의 전송계층 프로토콜의 사용을 전제로 이루어진다. 본 논문에서는 Fat-Tree의 특성을 이용하여 패킷의 순서 바뀜을 최소화하면서도 패킷 단위로 부하를 분산하여 네트워크의 활용률을 높이는 새로운 부하분산 방식을 제안한다. 모의실험 결과는 제안된 방식이 플로우 단위의 무작위 Valiant 부하방식이 가장 좋은 성능을 보일 때만큼의 TCP 성능을 제공할 수 있음을 보여준다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 봄 학술발표논문집 Vol.30 No.1 (C)
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• pp.256-258
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• 2003

본 논문에서는, a$\times$b 출력 버퍼 스위치로 구성된 fat-tree 망의 성능 예측 모형을 제안하고, 스위치에 장착된 버퍼의 개수 증가에 따를 성능 향상 추이를 분석하였다. 제안한 성능 예측 모형은 먼저 네트웍 내부 임의 스위치 입력 단에 유입되는 데이터 패킷이 스위치 내부에서 전송되는 유형을 확률적으로 분석하여 수립되었다. 성능분석 모형은 스위치에 장착된 버퍼의 개수와 무관하게 버퍼를 장착한 a$\times$b 스위치의 성능, 네트웍 정상상태 처리율(Steady state Throughput, ST)과 네트웍 지연시간(Network Delay)을 간단한 확률식으로 구할 수 있다. 제안한 수학적 성능 분석 연구의 실효성 검증을 위하여 병행된 시뮬레이션 결과는 상호 미세한 오차 범위 내에서 오형의 예측 데이터와 일치하는 결과를 보여 분석 모형의 타당성을 입증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.1655-1665
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• 2017

최근 많은 클라우드 서비스 제공자, 기업, 연구소 등에서 데이터센터를 활발히 구축하고 있다. 일반적으로 데이터 센터는 부하 분산을 위해 ECMP 데이터 포워딩 기법을 사용하여 트리 토폴로지 형태로 구축된다. 본 논문에서는 트리 토폴로지와 팻트리 토폴로지를 살펴보고, 또한 MLAG와 ECMP 같은 부하 분산 기술을 알아본다. 그리고 데이터 센터내의 호스트에 저장되어 있는 특정 파일을 데이터센터 외부로 효율적으로 송신할 수 있는 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 팻트리 토폴로지와 오픈플로우 프로토콜을 이용한다. 수치해석을 통해 성능 분석을 수행하며, ECMP의 성능과 비교한다. 이러한 성능 비교를 통해 평균처리율과 파일전송완료시간에 있어서 제안된 알고리즘의 성능이 우수함을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제34권3호
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• pp.203-217
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• 2007

본 논문은 출력 버퍼를 장착한 크로스바 스위치로 구성된 다양한 네트워크들의 성능 예측 모형을 제안하고, 스위치에 장착된 버퍼의 개수 증가에 따른 성능 향상 추이를 분석하였다. 스위치 내부에 버퍼를 장착하는 기법은 네트워크 내부의 데이타 충돌 문제를 효과적으로 해결하고, 네트워크 성능 및 신뢰도를 높이는 방법으로 널리 알려져 있다. 또한, 크로스바 스위치를 이용하여 네트워크를 구성할 경우 네트워크 내부의 스위치들 간의 연결 형태 그리고, 각 스위치 내부의 데이타 이동 패턴에 따라 네트워크 특성이 결정된다. 본 논문에서는 크로스바 스위치로 구성된 세 가지 서로 다른 형태의 네트워크 : 다단 연결 망(MIN), Fat-tree 망, 그리고 일반 통신망 등의 성능 분석모형을 제안하였다. 제안한 분석 모형은 네트워크 내부 스위치에 장착된 버퍼의 개수와 무관하게 네트워크 성능 평가의 두 가지 주요 요소인 네트워크 정상상태 처리율(Normalized Throughput, NT)과 네트워크 지연시간을 예측한다. 제안한 수학적 성능 분석 연구의 실효성을 검증하기 위하여 병행된 시abf레이션 결과는 상호 미세한 오차 범위 내에서 모형의 예측 데이타와 일치하는 결과를 보여 분석 모형의 타당성을 입증하였다. 또한 분석 결과 네트워크 내부 스위치에 많은 버퍼를 장착 할수록 상대적으로 정상상태 처리율의 증가율은 감소하고, 네트워크 지연시간은 증가하는 것으로 나타났다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4787-4807
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• 2016

Although the dense interconnection datacenter networks (DCNs) (e.g. FatTree) provide multiple paths and high bisection bandwidth for each server pair, the single-path TCP (SPT) and ECMP which are widely used currently neither achieve high bandwidth utilization nor have good load balancing. Due to only one available transmission path, SPT cannot make full use of all available bandwidth, while ECMP's random hashing results in many collisions. In this paper, we present OFPT, an OpenFlow based Parallel Transport framework, which integrates precise routing and scheduling for better load balancing and higher network throughput. By adopting OpenFlow based centralized control mechanism, OFPT computes the optimal path and bandwidth provision for each flow according to the global network view. To guarantee high throughput, OFPT dynamically schedules flows with Seamless Flow Migration Mechanism (SFMM), which can avoid packet loss in flow rerouting. Finally, we test OFPT on Mininet and implement it in a real testbed. The experimental results show that the average network throughput in OFPT is up to 97.5% of bisection bandwidth, which is higher than ECMP by 36%. Besides, OFPT decreases the average flow completion time (AFCT) and achieves better scalability.