요약: UNO: Unifying Host and Smart NIC Offload for Flexible Packet Processing
이 논문은 **UNO(Unifying Host and Smart NIC Offload)**라는 네트워크 기능 오프로딩 프레임워크를 제안한다. UNO는 데이터 센터에서 **Smart NICs (sNICs)**와 호스트 프로세서의 패킷 처리 능력을 최적화하여, 네트워크 기능(Network Functions, NFs)의 배치와 처리를 동적으로 조정한다. 이 시스템은 중앙 관리 및 제어 평면의 수정 없이 작동하며, 데이터 센터의 리소스를 효과적으로 활용할 수 있도록 설계되었다.
주요 내용
1. 배경 및 문제점
• 데이터 센터의 NFs와 소프트웨어 스위치가 증가하면서, 호스트 CPU 리소스가 과도하게 사용되는 문제가 발생한다.
• sNICs는 저전력 프로세서로 구성되어 네트워크 처리 기능을 오프로딩할 수 있으나, 기존 프레임워크는 sNIC와 호스트 간의 작업 배치를 효과적으로 관리하지 못한다.
2. UNO의 주요 특징
• 통합 제어 인터페이스: UNO는 sNIC와 호스트 간의 스위치를 단일 가상 스위치로 추상화하여 SDN 컨트롤러와 NFV 오케스트레이터가 복잡성을 느끼지 않도록 한다.
• NF 배치 최적화: UNO는 로컬 트래픽 패턴과 리소스 소비를 기반으로 NF를 sNIC 또는 호스트에 동적으로 배치한다.
• 오프로드 결정의 분산: 중앙 컨트롤러 대신 호스트에서 오프로드 결정을 내림으로써 효율성과 확장성을 향상한다.
3. 주요 구성 요소
• NF 에이전트: NF 배치와 마이그레이션 결정을 관리하며, 오프로드 리소스를 지속적으로 모니터링한다.
• OneSwitch: sNIC와 호스트 간의 스위치를 통합하여 가상 데이터 평면을 제공하며, SDN 규칙을 물리적 규칙으로 변환한다.
4. 실험 결과
• UNO는 호스트 CPU 사용량을 최대 8개 코어만큼 줄이고, 전력 소비를 최대 2배 줄이며, 제어 평면 오버헤드를 50% 이상 감소시킨다.
• PCIe 버스 사용량과 네트워크 대기 시간에서 sNIC 활용의 이점을 입증한다.
5. 적용 사례
• NF 오프로드, 멀티테이블 오프로드, 하드웨어 오프로드 체이닝 등 다양한 데이터 센터 시나리오에서 UNO의 유연성을 확인했다.