실험

  실험 환경 및 실험 방법

  본 논문에서는 앞에서 구현한 소프트웨어 기반 TOE와 lwIP의 개선을 검증하기 위한 성능 측정 실험을 진행하였다. 실험을 위하여 PCI-730 카드를 장착한 1.8GHz 펜티엄IV 서버 2대를 사용하였고, 3COM의 SuperStack3 스위치로 이더넷을 연결하였다.

  실험 방법은 send()의 호출로부터 데이터가 원격 노드의 수신버퍼에 들어갈 때까지의 지연시간과 대역폭을 측정하였다. 측정치는 4byte~256Kbyte의 데이터 전송을 1000회 반복한 평균치이다.

  lwIP 개선을 통한 성능 향상 측정

 아래의 [그림11], [그림12], [그림13]은 본 논문에서 제시한 lwIP의 개선방안을 적용했을 때, 성능개선이 얼마만큼 이루어 졌는지를 측정한 그래프이다. [그림11]은 각 개선방안을 적용했을 때의 지연시간을 보여주고 있으며, [그림12]는 최소 지연시간 그래프이며, [그림13]은 대역폭을 측정한 그래프이다.

[그림 11] lwIP에 성능 개선방안을 적용했을 때의 성능 향상 그래프
(지연 시간)

[그림 12] lwIP에 성능 개선방안을 적용했을 때의 성능 향상 그래프
(최소 지연 시간)

[그림 13] lwIP에 성능 개선방안을 적용했을 때의 성능 향상 그래프
(대역폭)

 아무런 수정이 없는 lwIP를 적용했을 때, 최소 지연 시간이 485.58µs 였으며 대역폭은 2Mbps였다. 하지만 모든 개선방을 적용한 후에는, 최소 지연 시간이 242.81µs였으며 대역폭은 57Mbps였다. 이를 통해 본 논문에서 제시한 lwIP의 개선 방안이 TOE의 성능향상에 있어서 적절함을 검증하였다.

  임베디드 리눅스를 이용한 TOE와 운영체제 없이 lwIP를 이용한 TOE의 성능 비교

  아래의 그래프는 임베디드 리눅스를 이용한 TOE와 운영체제 없이 lwIP를 이용한 TOE의 성능 비교를 위해서 각각의 대역폭을 측정하여 비교해 놓은 그래프이다.

[그림 14] 임베디드 리눅스를 이용한 TOE와 운영체제 없이 lwIP를 이용한 TOE의 성능 비교

  위의 그래프에서 보듯이 64KB까지는 lwIP를 이용한 TOE의 성능이 우수하나, 이후 점차 임베디드 리눅스를 이용한 TOE의 성능이 더 좋은 것을 볼 수 있다. 이렇게 lwIP를 이용한 TOE가 뒤에서 성능이 좋지 않은 이유는 다음과 같다. 운영체제 없는 환경에서는 이더넷 디바이스를 다루기 위한 디바이스 드라이버를 직접 자체 제작 하였기 때문에 임베디드 리눅스의 디바이스 드라이버와 같이 하드웨어를 충분히 활용하고 있지 않기 때문이다. 이 사항에 대해서는 향후 과제로 남기도록 하겠다.

  CPU 사용률 측정

  다음 그림은 호스트에서 TCP/IP를 처리 했을 때와 본 논문에서 구현한 TOE를 사용하여 TCP/IP를 처리했을 때의 CPU 사용율을 측정한 그래프이다.

[그림 15] CPU 사용률 측정 그래프

  그림에서 보는 바와 같이 TOE를 사용하여 호스트 CPU의 TCP/IP 프로토콜 처리 오버헤드가 크게 줄어든 것을 확인할 수 있다.