본 기술은 네트워크 자원기반 가상함수 스케쥴링 및 대역폭 제어 기술이다. 이러한 기술은 가상함수를 어느 Worker Node에 배치할 것인지를 결정하기 위한 스케쥴러 기능과 가상함수에 설정된 대역폭 정보를 이용해서 트래픽을 제어하기 위한 트래픽 제어 기능 등을 포함한다.
- 현재 가장 널리 사용되고 있는 가상화 플랫폼인 쿠버네티스에서는 CPU 및 메모리 등과 같은 컴퓨팅 자원을 이용해서 가상함수를 배치하고 있음.
- 특정 Worker Node에 배치된 가상함수들이 Worker Node의 데이터 경로 네트워크 인터페이스에서 제공하는 대역폭을 초과해서 트래픽을 사용하는 경우, 모든 가상함수의 트래픽이 동일한 비율로 희생됨으로 인한 전체적인 대역폭 감소가 발생함. 또한 동일한 노드에 특정 컨테이너가 멀티 세션을 통해 많은 대역폭을 활용하는 경우 이 영향이 같은 노드의 다른 컨테이너들의 네트워크 성능에 큰 영향을 끼침. 따라서 가상함수들이 정상적으로 서비스를 제공하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 네트워크 자원 가상화(isolation)기술 없이는 컨테이너간 네트워크 자원간 발생을 막을 수 없음.
- 가상함수는 특성에 따라서 많은 대역폭을 요구하거나, 다른 컨테이너의 간섭을 받지 않으면서, 특정 대역폭 보장을 요구하는 것과 같은 다양한 네트워크 요구사항을 가질 수 있음.
- 가상함수별 다양한 네트워크 요구사항을 수용하기 위해서 대역폭을 기반으로 트래픽을 실제로 제어하는 기능이 필요함.
- 가상함수별 다양한 네트워크 요구사항을 수용하기 위해서는 네트워크 정보를 이용해서 어느 Worker Node로 가상함수를 배치할 것이지 결정하는 스케쥴러 기능이 필요함.
- 기술이전을 받는 기업체가 스케쥴링 정책이나 트래픽 제어 알고리즘 수정 및 확장이 용이하도록 가상화 플랫폼이 제공하는 개발 방법론을 따를 필요가 있음.
- 현재 가장 널리 사용되고 있는 가상화 플랫폼인 쿠버네티스 상에서 구동할 수 있도록 설계 및 개발되었기 때문에 기존 쿠버네티스를 기반으로 제공되는 가상화 플랫폼에 쉽게 적용할 수 있으며 기능 확장도 용이함.
- 기존 Bandwidth CNI(Container Network Interface) 방식은 가상함수별로 연동된 가상인터페이스의 egress queue 제어 기술을 활용함으로써 노드 내 컨테이너들에 대한 통합적인 대역폭 관리가 불가능하기 때문에 컨테이너간 성능 간섭등의 원인이 됨. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 기술에서는 Worker Node별 데이터 경로의 물리 네트워크 인터페이스의 egress qdisc를 계층구조 및 우선순위 기반으로 제어함으로써, Worker Node별로 컨테이너간 간섭등을 방지하고, 요구하는 대역을 보장하도록 트래픽을 제어할 수 있음.
- 대역폭이 가장 많이 남은 Worker Node에 가상함수들을 배치할 수 있으며, 배치할 Worker Node가 존재하는 않는 경우에는 배치할 수 있는 Worker Node가 존재하는지 여부를 지속적으로 확인하고, 배치할 수 있는 Worker Node가 발생하면 그때 가상함수를 다시 스케쥴링할 수 있음.
- Burst 및 Guaranteed형 가상함수가 요구하는 대역폭을 보장할 수 있으며, 잔여 대역폭이 존재하는 경우 Guaranteed, Burst, Best Effort 순으로 우선 순위를 가지고 잔여 대역폭을 사용할 수 있도록 트래픽을 제어할 수 있음.
- 높은 우선순위 클래스 가상함수가 대역을 모두 점유하는 경우, Best Effort형 가상함수들이 사용할 수 있는 최소한의 대역폭을 보장함으로써 Best Effort형 가상함수들에게 starvation이 발생하지 않도록 트래픽을 제어할 수 있음.
- 네트워크 대역폭 요청 기반 가상함수 스케쥴링 기능
- 네트워크 대역폭 요청 기반 가상함수 재 스케쥴링 기능
- QoS 등급별 대역폭 할당 기능
- QoS 등급별 잔여 대역폭 할당 기능
- 최하위 QoS 등급의 가상함수를 위한 최소 대역폭 보장 기능
- 요구사항 정의서
- 기능 규격 및 설계서
- 상세설계서
- 시험절차 및 결과서
- 컨테이너 대역폭 매니저 구현
- 쿠버네티스 네트워크의 이해
- 컨테이너 네트워킹 인터페이스 대역폭
- 리눅스 트래픽 제어
- 네트워크 자원 제어 기술 설계
- 컨테이너 대역폭 성능 시험
- 컨테이너 대역폭 할당 벤치마킹
- 대역폭 요구사항 기반 가상함수 스케쥴러 소프트웨어(소스코드)
- 클라우드 네이티브 컨테이너 네트워크 대역폭 매니저 소프트웨어(소스코드)
- 기존 스케쥴러에서 고려하지 않는 네트워크 자원을 활용해서 스케쥴러를 개발함으로써, 다른 종류의 네트워크 자원이나 네트워크 자원 이외의 다양한 파라미터들을 고려해서 스케쥴링할 수 있는 다양한 종류의 스케쥴러를 쉽게 개발할 수 있는 탬플릿으로 활용할 수 있음.
- Wroker Node의 qdisc를 이용해서 트래픽을 제어하기 위한 알고리즘을 기술이전 업체의 요구에 맞도록 수정 및 확장할 수 있는 탬플릿으로 활용할 수 있음.
- 네트워크 요구사항을 적극적으로 수용할 수 있는 가상화 플랫폼을 구축하고 그에 적합한 서비스를 제공하려고 하는 경우 본 기술을 활용할 수 있음.
- 네트워크에 대한 다양한 요구사항이 존재하는 MEC(Mobile Edge Computing)를 비롯한 에지 클라우드를 구축하고 운영하는 경우 가상화 플랫폼 기술로 활용할 수 있음.
- NFV(Network Function Virtualization)에서 활용되는 네트워크 기능의 KPI와 직접적 관련을 갖는 네트워크 자원을 할당함으로써 확보된 대역폭에 따른 일정한 KPI 수준을 제공할 수 있음.
- Network Slicing 기술분야에서 슬라이스별 가상함수의 네트워크 자원 할당이 가능하며 다른 슬라이스에 대한 성능간섭을 최소화 할 수 있음.