スケジューラとの協調によるプロセス優先度に基づくパケット受信処理手法

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タイトル別名
  • スケジューラ ト ノ キョウチョウ ニ ヨル プロセス ユウセンド ニ モトズク パケット ジュシン ショリ シュホウ
  • A Packet Receiving Method on Process Priority by Cooperating with Scheduler
  • ネットワーク品質・制御

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抄録

近年，ネットワークの通信帯域が増加し，複数のプロセスが同時にパケット受信を行う場合が増えてきた．多くのOSではプロセスの重要度に従った資源割当てを行うためにプロセス優先度を導入し，優先度が高いプロセスほど多くの資源を与える．よってパケット受信においても宛先プロセスの優先度に基づいた処理を期待するが，一般的なOSでは受信処理においてはプロセス優先度が考慮されておらず，すべてのパケットは平等に扱われてしまう．これによって複数のプロセスが同時に受信を行う場合に，高優先プロセスへのパケットよりも低優先プロセスへのパケット受信に多くの資源を割り当ててしまう可能性がある．これはシステムが高負荷の状態において特に問題となる．そこでこの問題を解決するため，本論文ではネットワークサブシステムとプロセススケジューラとが互いに情報を伝える受信処理手法PacketFlowを提案する．PacketFlowは早期段階でのパケットの選択破棄とソケットバッファ使用率の高いプロセスの優先度調整とを行うことで高優先プロセスのパケット受信数を増加させる．本手法をLinuxの上に実装し評価実験を行った結果，提案手法では受信処理において高優先プロセスのスループットおよび全体のスループットが向上していることが確認できた．

As the communication bandwidth is increasing in recent years, more processes on a computer are excuted and receive packets simultaneously. Since priority of process is used in most operating systems in order to reflect the importance of process, a process with higher priority has more resources than processes with lower priorities. But in networking subsystem, process priority is ignored in packet receiving and packets are treated equally. Thus a process with low priority may use more resources then processes with higher priority in some situations. This becomes a critical problem when the system's load is high. To solve this problem, we propose a new receiving method PacketFlow, in which network subsystem and process scheduler communicate each other to reflect process priority in networking. In PacketFlow, network subsystem selects and drops the packets to be delivered to processes with low priorities in an early stage of networking, and CPU scheduler increases the priorities of processes which have many packets in their socket buffers. Experimental results with a testbed built on Linux show that both of processes with high priorities and the whole system achieve better throughputs compared with the original kernel.

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