The Scalable Coherent Interface(SCI) is a promising interconnect technology for building clusters, facilitating high-throughput and low-latency communication in a cluster environment. While hardware and basic device driver software for SCI-based LAMP system have been on the market for about three years, standard parallel programming APIs over SCI have not yet become available.
This thesis aims at establishing this missing link, by implementing and evaluating of a sub-layer for high level message passing protocol on a SCI based LAMP system. As a sub-layer, we implemented the U-Net on SCI based LAMP system. The U-Net, suggested by Cornell Univ., is the very efficient and flexible user-level communication model to support connection-oriented high level protocol. By implementation of U-Net as a sub-layer, we could support the message passing protocol with high performance and less communication overhead.
We re-designed and implemented SCI U-Net. The most remarkable feature of SCI U-Net is sender based memory management, which realizes zero-copy protocol and improves the reliability of message transfer. As a result, SCI U-Net offers maximum 81 Mbytes/s bandwidth, close to that of SCI interconnect hardware, 84 Mbytes/s. SCI U-Net is expected to support high level message passing protocol with such a high performance.
SCI(Scalable Coherent Interface)는 높은 대역폭과 낮은 지연시간을 제공하는, 다중처리기 시스템을 위한 상호연결망의 IEEE 표준이다. 분산 공유 메모리 환경을 지원하는 SCI로 PC나 WS들을 연결하여, 높은 성능의 LAMP라는 다중처리기 시스템을 구성할 수 있다. 현재 LAMP 시스템이 개발된지 3년이 지났으나, 다양한 프로그램들의 지원이 미비하며, 이의 가장 큰 이유 중 하나는 병렬 프로그래밍 방식 중 하나인 메시지 전송 방식에 대한 개발이 LAMP 시스템에서 충분히 이루어져 있지 않았기 때문이다. 본 논문은 SCI 기반의 LAMP 시스템에서 메시지 전송을 지원해주는 부계층을 구현하려 하였다. 최근, Cornell 대학에서 발표한 U-Net이라는 부계층은 다양한 상위 계층 메시지 전송 프로토콜을 높은 성능으로 지원하며, 이식성이 높은 모델이다. U-Net에서 사용하는 자료구조는 LAMP 시스템의 공유 메모리 특성을 이용할 수 있어, LAMP 시스템에 구현하기 용이하다. U-Net을 LAMP 시스템에 구현한다면, 적은 통신 부하로 메시지 전송을 지원해줄 수 있다. 본 논문에서는 U-Net을 LAMP 시스템의 특성에 적합하게 재설계하여, SCI U-Net이라는 부계층을 개발하였다. SCI U-Net이 가지는 가장 큰 특징은 송신자 기반 메모리 관리를 채택하였다는 점이며, 이를 통해 무복사 프로토콜를 가능케 하며, 통신의 신뢰도를 높힐 수 있었다. SCI U-Net은 최대 81 Mbytes/s의 대역폭으로 메시지 전송을 지원하며, 이는 SCI 통신망 기기의 최고 대역폭인 84 Mbytes/s에 근접하는 성능이다. SCI U-Net을 통해 LAMP 시스템에서 상위 계층 메시지 전송 프로토콜을 높은 성능으로 지원해 줄 수가 있다.
