온-패스 스마트 NIC에서의 다중 테넌트 지원을 위한 OSMOSIS

Core Concepts

OSMOSIS는 온-패스 스마트 NIC에서 공정한 자원 할당과 QoS 보장을 제공하여 다중 테넌트 지원을 가능하게 한다.

Abstract

이 논문은 온-패스 스마트 NIC의 다중 테넌트 지원 문제를 다룬다. 기존 온-패스 스마트 NIC 솔루션은 성능 격리와 QoS 제공 등의 다중 테넌트 기능이 부족하다. 이에 저자들은 OSMOSIS라는 스마트 NIC 리소스 관리 기법을 제안한다. OSMOSIS는 다음과 같은 특징을 가진다: 유연한 소프트웨어 컨트롤 플레인과 성능 중심의 하드웨어 데이터 플레인으로 구성 유동적인 하드웨어 리소스 다중화를 지원하는 Flow Management Queue (FMQ) 추상화 가중치 제한 보로우드 가상 시간 (WLBVT) 스케줄링 정책으로 공정한 리소스 할당 DMA와 egress 엔진에 대한 공정한 중재 기능으로 HOL 차단 문제 해결 테넌트 SLO 정책 지원을 위한 경량 하드웨어 설계 OSMOSIS는 오픈소스 온-패스 스마트 NIC 플랫폼 PsPIN에 구현되었으며, 성능 평가 결과 다중 테넌트 지원 기능을 제공하면서도 낮은 오버헤드를 보였다.

Stats

64바이트 패킷의 경우 1개 PU 클러스터로도 400Gbit/s 링크 대역폭을 처리할 수 있다. WLBVT 스케줄러는 128개 FMQ를 지원하며, 이는 전체 PsPIN 클러스터와 L2 메모리 면적의 1%에 불과하다.

Quotes

"sNICs need to operate on uncoordinated, non-deterministic, and concurrent data streams while meeting Service Level Objective (SLO) policies set by the administrator." "Achieving a fair resource multiplexing for sNICs is challenging."

Key Insights Distilled From

OSMOSIS

by Mikhail Khal... at arxiv.org 03-14-2024

https://arxiv.org/pdf/2309.03628.pdf

Deeper Inquiries

온-패스 스마트 NIC의 다중 테넌트 지원을 위해 어떤 다른 접근 방식이 있을 수 있을까?

다른 접근 방식으로는 동적 리소스 할당 및 스케줄링을 통해 다중 테넌트를 지원하는 방법이 있을 수 있습니다. 이를 통해 각 테넌트에 필요한 리소스를 동적으로 조정하고 스케줄링하여 공정한 리소스 분배를 실현할 수 있습니다. 또한, 테넌트 간의 우선순위를 고려하여 리소스를 할당하는 방식도 고려할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 테넌트 요구사항을 고려하면서도 효율적인 리소스 관리가 가능해질 수 있습니다.

OSMOSIS 이외에 스마트 NIC 리소스 관리를 위한 다른 기법들은 어떤 장단점이 있는가

다른 접근 방식으로는 동적 리소스 할당 및 스케줄링을 통해 다중 테넌트를 지원하는 방법이 있을 수 있습니다. 이를 통해 각 테넌트에 필요한 리소스를 동적으로 조정하고 스케줄링하여 공정한 리소스 분배를 실현할 수 있습니다. 또한, 테넌트 간의 우선순위를 고려하여 리소스를 할당하는 방식도 고려할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 테넌트 요구사항을 고려하면서도 효율적인 리소스 관리가 가능해질 수 있습니다.

OSMOSIS의 설계 원칙과 기술적 접근 방식이 향후 데이터센터 네트워킹 발전에 어떤 영향을 미칠 수 있을까

OSMOSIS 이외에 스마트 NIC 리소스 관리를 위한 다른 기법으로는 정적 리소스 할당, 라운드 로빈 스케줄링 등이 있을 수 있습니다. 정적 리소스 할당은 각 테넌트에 미리 일정량의 리소스를 할당하는 방식으로, 특정 테넌트가 다른 테넌트의 리소스를 독점하는 것을 방지할 수 있습니다. 라운드 로빈 스케줄링은 각 테넌트에게 순서대로 리소스를 할당하는 방식으로, 공정한 리소스 분배를 실현할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법들은 특정 테넌트의 요구사항이나 우선순위를 고려하지 못할 수 있으며, 동적이고 유연한 리소스 관리에 제약이 있을 수 있습니다.

OSMOSIS의 설계 원칙과 기술적 접근 방식은 데이터센터 네트워킹 분야에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. OSMOSIS는 스마트 NIC의 다중 테넌트 지원을 위한 효율적인 리소스 관리를 가능하게 하며, 다양한 테넌트 요구사항을 고려하면서도 공정한 리소스 분배를 실현할 수 있습니다. 이를 통해 데이터센터 네트워킹 환경에서 성능 향상과 효율성을 동시에 달성할 수 있으며, 더 나아가 스마트 NIC 기술의 발전과 적용을 촉진할 수 있습니다. 또한, OSMOSIS의 유연한 소프트웨어 제어 계층과 성능 중심의 하드웨어 데이터 평면은 다양한 응용 분야에서 확장 가능하며, 미래 데이터센터 네트워킹 시스템의 발전에 기여할 수 있습니다.