가상 네트워크는 논리적인 네트워크로, 다수의 가상 네트워크가 하나의 물리적 자원을 공유하여 동작한다. 따라서 가상 네트워크는 물리적인 네트워크의 구축에 비해 적은 비용으로 네트워크를 구축할 수 있다. 이러한 가상 네트워크를 구축하기 위해 요구되는 요소 중의 하나가 가상 라우터이다. 최근에는 고성능 PC 기반 플랫폼 상에서 가상 라우터를 구현하려는 연구도 진행되고 있다. 가상 라우터에서는, 한 가상 라우터의 동작 상태에 의해, 자원을 공유하고 있는 다른 가상 라우터가 영향을 받지 않아야 한다. 이러한 고립을 제공하기 위해 시스템 가상화 기술을 사용한다. 하지만 가상화 기술은 가상화에 따른 I/O 성능 열화의 문제가 있다. 특히, 라우터에서는 패킷의 송수신에 따른 I/O 작업이 많기 때문에, 이 I/O 성능 문제를 반드시 해결해야 한다. 본 논문에서는 가상 라우터 간의 고립을 보장하면서 가상화에 따른 I/O 오버헤드를 극복하기 위하여, Xen 기반 SR-IOV 기술을 적용한다. 그리고 실험을 통하여 SR-IOV 기술이 가상 라우터의 성능 향상에 효과가 있음을 보인다. 또한, 구축한 가상 라우터 상에서의 네트워크 성능을 측정하고 이를 분석한다. 이를 통해, 가상화 오버헤드 외에, 라우팅 과정과 멀티 코어 환경의 동기화 작업이 가상 라우터 성능 저하의 주요 원인임을 보인다.
A virtual network is a kind of a logical network, and several virtual networks shares common physical resources. Therefore, compared to implement a physical network, a virtual network has a merit to be efficiently implemented in cost. A virtual router is a key component to implement virtual networks. Recently, researches of virtual routers on high performance commodity HW have been conducted. To support stable virtual networks, each virtual router does not affected by other virtual routers on the same physical platform. Generally, server virtualization techniques can be used to support isolation among virtual routers. However, the virtualization technique shows low I/O performance due to virtualization overhead. Because routers have executed many I/O operations to receive and transmit packets, the I/O overhead in virtualization should be avoided to implement high performance virtual routers This paper implements the Xen-based virtual router for isolation among routers, and reduces the virtualization overheads using SR-IOV to improve the I/O performance. And we show the performance effects by SR-IOV through an experiment. Also, we measure and analyze the performance of our virtual router. In here, We certificate a fact that the routing process and multi-core environment are reasons of the low network performance in the virtual router. This fact will be a foundation to develop some methods for network performance improvement in the virtual router.
