[HD]컴퓨터활용능력시험 2급 실기 (2018개정) [교안]
고속 네트워크 환경에서 TCP/IP 프로토콜 성능 측정 및 분석
탐새 10단원 데이터베이스 함수 컴퓨터활용능력 2급 실기 2 1 dsum 목차 2 데이터베이스 함수 3 찾기함수 4 참조함수 =DCOUNTA(A2:F11,5,E13:E14)
탐새 11단원 문자열 함수 컴퓨터활용능력 2급 실기 2 1 Edate 목차 2 날짜함수 3 text 4 문자열함수 Find, findb Search, search Replace Substitute Len Text Concatenate Fixed Value Exact rept
- 1 - 2 계산작업(40점) ‘계산작업’시트에 대하여 다음 작업을 수행하고 저장하시오.(각 문제당 8점) 1. [표1]에서 주민등록번호[D3:D10]의 앞에서 2자리를 이용하여 나이[E3:E10]를 구하시오. (8점) ▶ 나이 = 현재년도 - 출생년도 - 1900 ▶ TODAY, YEAR, LEFT 함수 사용 2. [표2]에서 성과[L3:L10]가 10 이상이면서 근무평가[J3:J10]가 100 이상이거나 교육평가[K3:K10]가 200 이상이면 승진여부[M3:M10]에 “승진”을, 이 외에는 공백으로 표시하시오. (8점) ▶ IF, AND, OR 함수 사용 3. [표3]에서 적립포인트[D14:D21]가 600 이상이면서 등급[E14:E21]이‘`VIP`’인 고객수를 [E23] 셀에 표시하시오. (8점) ▶ 고객수 뒤에 “명”을 표시하시오(예 :1명) ▶ COUNTA, COUNTIF, COUNTIFS 중 알맞은 함수와 & 연산자 사용 4. [표4]에서 내신등급[K14:K21]과 등급표[H24:L25]를 이용하여 등급[L14:L21]을 구하시오. 단, 내신등급이 등급표에 존재하지 않는 경우 등급에“등급오류”라고 표시하시오. (8점) ▶ 등급표의 의미 : 내신등급이 1~3이면 “A”, 4~6이면 “B”, 7~10이면“C”, 11~13이면 “D”, 14 이상이면 “E”를 적용함 ▶ CHOOSE, IFERROR, VLOOKUP, HLOOKUP 중 알맞은 함수 사용 5. [표5]에서 총점[D27:D36]을 기준으로 순위를 구하여 1~3위는“본선진출”, 나머지는 공백으로 결과 [E27:E36]에 표시하시오. (8점) ▶ IF, COUNTIF, SUMIF, RANK 중 알맞은 함수를 선택하여 사용
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고속 네트워크 환경에서 TCP/IP 프로토콜 성능 측정 및 분석 요 약 최근의 통신망 기술의 발전은 기가 비트 통신의 시대를 열었다. 그러나 사용자 측면에서는 향상된 대역폭을 충분히 활용하지 못하고 있는데, 이는 종단 시스템에서 데이터를 처리하는 과정에서 병목현상이 발생하기 때문이 다. 이러한 이유로 통신 소프트웨어를 최적화합 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 통신 프로토콜을 정량적으로 분석하여, 병목현상의 주요 원 인을 확인하는 작업을 수행하였다. 실험을 수행하기 위해서 리눅스를 사용 하는 두 대의 펜티엄 PC률 저속 네트워크인 이더넷(Ethernet)과 고속 네트 워크인 미리넷(Myrinet)으로 동시에 연결을 하였다. 두 가지 환경을 비교함 으로써 네트워크의 속도가 빨라짐에 따라 병목현상을 발생시키는 지점이 어떠한 양상으로 이동하는 가도 관찰할 수 있다. 통신 프로토콜에 대한 수 행시간 측정은 펜티엄에서 제공하는 MSR (Machine Specific Register)을 이용하였다. I. 서론 컴퓨터 하드웨어의 발전은 매우 빠르게 이 루어지고 있다. 과거에는 중,대형 컴퓨터로도 많은 시간이 소요되었던 작업도 현재에는 워크 스테이션이나 개인용 컴퓨터 등으로도 충분히 처리할 수 있게 되었다. 그러나 컴퓨터 시스템 을 구성하는 모든 요소들이 고르게 발전한 것 은 아니다. 프로세서는 매년 50%정도의 성능 향상을 이루어온 반면에, 메모리는 매년 10%정 도의 성능 향상에 그치고 있다[1]. 이러한 구성 요소 간의 발전 속도의 차이는 각각의 향상된 성능을 충분히 활용하기 어렵게 만드는 요인이 되고 있다. 특히 통신 망 기술의 발전은 이러한 현상을 더욱 가시화 시키고 있다[2]. 통신망에 서 제공하는 대역폭을 충분히 활용하지 못하는 근본적인 이유는, 발전 속도가 비교적 느린 메 모리 장치 부분이 대규모의 데이터륜 처리해야 하는 고속 导신 환경에서는 전체 성능 향상에 대해 병목 현상을 일으키는 지점이 될 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 현재의 통신 프로토콜이 앞 으로 등장하게 될 고속 통산 환경에서는 전체 적인 성능의 병목 현상을 일으킬 수 있다는 전 제하에 실험을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으 로 하여 전체 시스템의 병목 현상을 해소하기 위해 최적화 해야 할 필요성이 있는 부분들을 지적하였다. TCP/IP 프로토콜을 대상으로 하여 각 구성 요소를 구분하고,송신/수신 시에 각 부분에서 소요되는 시간을 측정함으로써 전체 179 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. 1997년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 24, No. 2 Pentium PC-133MHz Pentium PC-133MH2 인덱스 0 1 하드웨어 기능 Data read Data write 2 Data TLB miss 3 Data read cache miss 4 Data write cache miss C Code reads D Code TLB miss E Code cache miss Myrinel; 640Mbps for each direction 그림 1: 이더넷과 미리넷으로 연결한 환경 시스템의 성능 향상을 위하여 최적화 작업이 필요한 부분을 확인하고자 한디-. II. 실험환경 1. 하드웨어 환경 실험을 수행하기 위한 환경으로서는 인텔 (Intel) 133MHz 펜티엄 프로세서를 장착한 두 대의 r e를 사용하였으며, 운영체제로는 리눅스 (버전 2.0.0)를 사용하였다. 두 대의 PC를 연결 하기 위한 네트워크로서는 이더넷(Ethernet)과 미리넷(Myrinet)을 사용하였다. 이더넷은 일반 적인 LAN을 구성할 때 가장 널리 쓰이는 환경 으로서, 본 실험에서는 10 Mbps의 대역폭을 제 공하는 3Com사의 Etherlink III를 사용하였다. 미리넷[3]은 Myricom Inc.에서 개발한 LAN 장 비로서, MPP (Massively Parallel Processor) 에 서 적용되는 패킷 통신과 스위칭 기술에 기반 을 두고 있다. 미리넷 링크의 대역폭은 각 방향 으로 640 Mbps이며 송신과 수신을 고려하면 1.28 Gbps까지 지원한다. 본 실험에서는 4-포 트 스위치를 사용하여 그림 1과 같이 두 대의 PC를 미리넷으로 연결하였으며 동시에 이더넷 으로도 연결하였다. 2. 측정 도구 TCP/IP 프로토콜의 수행 행태를 관찰하기 위해서 본 실험에서는 펜티엄 프로세서가 제공 하는 이벤트 카운터 레지스터(event counter register) [4,5] 를 이용하였다. MSR (Model Specific Register) 이라고 불려지는 이 카운터 레지스터들은 각각 64bit로 이루어져 있으며 이 를 활용함으로써 표 1 [6]에 나타난 것과 같이 프로그램 수행 중에 나타나는 다양한 사건에 대한 정보를 얻을 수 있다. I I I . 실험 1. 측정 방법 본 논문에서는 프로토콜 수행을 분석하기 위해서 앞에서 언급한 펜티엄의 이벤트 카운터 를 사용하였다. 먼저, 필요한 MSK에 접근하는 180 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. accessMSRO 이라는 함수를 작성하고,리눅스 네트워크 시스템 부분올 분석하여 측정이 필요 한 부분들을 찾아 accessMSRO 함수를 호출 하였다. 이 함수에서는 MSR에 접근하여 그 결 과를 지정된 버퍼 공간에 로깅(logging)하는 작 업을 수행한다. 네트워크 시스템 부분에서는 측 정이 필요한 지점을 선택하고 각 부분에 유일 한 번호를 부여하여 accessMSIlO의 인자로 사용하였다. 이는 나중에 데이터를 분석할 경우 에 측정된 위치를 식별할 수 있게 하기 위함이 다. 2. 실험 결과 그림 2는 데이터를 송신하는 과정에서 각 계충에 의해 소요되는 시간을 나타낸 것이다(1 clock = 7.52 ns). Socket Interface는 소켓 계 충에서 소요되는 시간을 나타낸다. 메시지의 크 기에 관계없이 거의 일정한 시간이 소요됨을 알 수 있다. TCP Layer는 데이터를 사용자 공 간에서 시스템 공간으로 복사하며,데이터 부분 에 대한 체크섬, 단편화 등의 TCP 계충의 연산 을 수행하는데 소요되는 시간이디ᅵ. 그래프를 살 펴보면, 메시지 크기가 1460 바이트의 배수가 되는 지점에서 수행시간이 크게 변화함을 알 수가 있다. 이는 리눅스에서 사용하는 시스템 버퍼가 최대 1460 바이트의 데이터를 저장할 수 있기 때문이다. IP layer는 헤더에 대한 체 크섬 연산,경로 설정 둥이 이루어지는데 소요 되는 시간이다. 마지막으로, Device Driver (JSthernet)는 이더넷 드라이버의 수행 시간으로 주로 데이터를 시스템 메모리에서 네트워크 인 터폐이스로 전송하는데 걸리는 시간이다. 메시 지의 크기가 증가함에 따라 유사하게 비례적으 로 증가하는 양상을 나타낸다. Device Driuer (MynVzet;는 미리넷 드라이버의 수행 시간을 나타낸다. 이더넷의 경우와는 달리 메시지의 크 기에 따른 변화가 심하지 않고 패킷의 수가 늘 어날 때 수행 시간이 증가한다. 그림 3은 데이 16h 17h Instructions executed Instructions executed in V lDh I/O read or write cycles lEh Non-cacheable memory access 27h Hardware interrupts 표 1: 펜티엄 프로세서에서 제공하는 카운 터 (일부) 1997년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 24, No. 2 2000.0 2 Message Sizo (bytos) 그림 2:계층별 수행 시간 (송신 측) 그림 3: 계충별 수행 시간 (수신 측) 터를 수신하는 경우에 긱ᅳ 계충에서 소요되는 시간을 나타낸다. 그림 4는 계층 별로 분석한 결과를 연산 별 로 제구성한 것이다. TCP Checksum은 TCP 계충에서 수행되는 데이터에 대한 체크섬 연산 을 나타낸다. 일반적으로 체크섬 연산의 수행 시간은 메시지의 크기에 따라 증가해야 되나, 본 실험에서 사용한 리눅스에서는 체크섬 연산 의 대부분을 사용자 공간에서 시스템 공간으로 데이터를 전송하는 과'정에서 수행하고, 이 부분 에서는 부수적인 작업만 수행하므로 이와 같은 양상을 나타내고 있다. IP Checksum은 IP 헤 더 부분에 대한 체크섬 연산을 나타낸다. User-Kernel Copy는 사용자 공간에서 시스템 공간으로의 전송을 나타낸다. Kernel-Device Copy (Ethernet)는 이더넷에서 시스템 공간에 서 네트워크 인터페이스로 전송하는 연산을 나 타낸다. KernehDevice Copy (Tkfyr/net)의 경 우는 같은 수의 메시지에 대해서는 크기의 영 향을 별로 받지 않고 있다. 그림 5는 수신 측의 결과를 재구성한 것이다. 송신 측과는 달리 데 이터 복사와는 별도로 체크섬 연산이 수행되고 있음을 알 수 있다. 표 2는 통신 프로토콜의 성능 평가에 많이 사용되는 ttcp를 이용하여 본 실험에서 사용한 환경 인 이더넷과 미 리 넷의 처 리 량을 측정 한 결 과를 나타낸다. 이더넷의 최대 대역폭의 64% 정도를 사용하고 미리넷은 대역폭의 20% 정도 를 활용하는데 그쳤음올 알 수 있다. IV. 결론 223 224 2% 226 227 이 더넷 840/7 835.0 834..0 830.0 833.1 미리넷 7645.4 9192.2 10079.6 10616.0 10498.9 표 2: 이더넷과 미리넷의 처리량 (단위: KB/s) 본 논문에서는 TCP/IP 통신 프로토콜의 수 행 행태를 관찰하기 위하여 프로토콜 계충,연 산 벌로 구분하여 실험, 분석하였다. 현재의 통 신 프로토콜은 저속 네트워크인 이더넷 환경에 서는 주어진 대역폭을 비교적 효율적으로 사용 할 수 있으니ᅵ,점차로 고속 네트환경으로 옮겨 갈 경우에는 향상된 대역폭을 효율적으로 사용 하지 못함을 알 수 있었다. 이러한 현상이 발생 하는 원인은 종단시스템에서. 데이터를 치리 과 정이, 빠른 속도로 들어오는 데이터를 처리하기 에는 적합하지 않기 때문이다. 특히, 데이터 전 체에 대한 접근을 필요로 하는 데이터 복시-,체■ 크섬 연산 등은 네트워크의 대역폭을 유용도를 감소시키는 주요한 원인이 된다. 그러므로,앞 으로의 고속 통신환경에 적응하기 위해서는 이 러한 연산들에 대한 최적화를 수행해야할 필요 가 있다. V. 향루 과제 처리량에 관한 부분에서는 많은 연구가 진 행되어온 반면에[7,8,9], 지터(jitter)에 관한 문 제는 상대적으로 최근에 들어서야 그 중요성이 인식되고 있다[10,1]]. 멀티미디어 데이터 처리 181 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. 1997년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 24, No. 2 4 t-ktfke-Kiinil 1000.0 20C0.0 3000-0 V essagif Slifr (bytes) 4000.0 u (byiws) 그림 4: 연산별 수행시간 (송신 측) 그림 5: 연산별 수행시간 (수신 측) 의 연속성을 지원하기 위해서는,데이터 처리과 정에서 수행시간의 변화를 줄 수 있는 요소들 을 파악해야한다. 영상 데이터인 경우롤 예로 들면, 각 프레임을 처리하는 속도가 차이가 남 에 따라 전체적으로 부드러운 화면이 되지 못 하고 있다. 이러한 요소로는 다른 프로세스에 의한 간섭, 캐쉬 메모리의 활용도의 차이,그리 고 비동기적인 사건 등을 들 수 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로서 시스템 자 원에 대한 예약 기법, STREAMS 스케줄링, 선 인출(prefetch) 기법1^ 대한 연구를 진행하고 있다. 새로운 기법의 성능에 대한 실험은 본 논 문에서 수행한 것과 유사한 방법으로 수행할 것이 다..