KR100629059B1 - 데이터 처리 네트워크, 이의 작동 방법, 서버 디바이스 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지를 보존하는 데이터 처리 네트워크 및 이의 작동 방법을 제공하며, 이 방법에서는 네트워크 서버와 이 서버가 접속된 스위치 간의 초기 협상이 수행되어 서버-스위치 링크의 초기 동작 주파수를 설정한다. 이 서버의 실효 데이터 레이트가 서버에서의 네트워크 트래픽을 기반으로 하여 결정된다. 상기 실효 데이터 레이트가 상기 서버-스위치 링크의 현재의 대역폭과는 실질적으로 다르다면, 후속 협상을 수행하여 상기 초기 동작 주파수보다 상기 실효 데이터 레이트에 근사한 수정된 동작 주파수를 설정한다. 상기 실효 데이터 레이트의 결정 및 상기 후속 협상의 조건적인 개시는 네트워크의 동작 동안 지정된 기간에서 주기적으로 반복된다. 일 실시예에서, 상기 초기 협상과 상기 후속 협상은 IEEE 802.3 표준에 따른다.

Description

데이터 처리 네트워크, 이의 작동 방법, 서버 디바이스 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{CONSERVING ENERGY IN A DATA PROCESSING NETWORK}
본 발명은 전반적으로 네트워크 컴퓨팅 분야에 관한 것이며 특히 선택된 서버-네트워크 링크의 동작 주파수를 동적으로 조절함으로써 서버 클러스터에서의 에너지 소비량을 감소시키는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
네트워크 컴퓨팅 및 데이처 처리 분야에서, 서버 클러스터는 네트워크 서비스를 제공하는 수단으로서 통상적으로 사용된다. 서버 클러스터는 각각이 서버 요청을 처리할 수 있는 서버 디바이스들의 세트를 통상적으로 포함한다. 이 클러스터는 이후 처리를 위해서 서버 클러스터 내의 적당한 서버로 입력 요청을 라우팅하는 요청 분배기(a request distributor)를 포함한다. 요청들은 개별 서버의 현재의 부하 상태, 요청의 시작점, 요청된 파일 또는 데이터의 위치 또는 다른 적당한 요소를 기초로 하여서 개별 서버에 분배될 수 있다.
서버 클러스터는 스위치형 구성에 따라서 자주 구성되는데 이 구성에서는 각 서버는 트위스트된 구리, 광섬유 케이블, 무선 전송되는 전자기 파와 같은 전송 매체를 통해서 중앙 스위치와 통신한다. 네트워크 파라미터가 구성될 때, 각 서버-스위치 링크에 대한 전송 레이트가 각각의 네트워크 인터페이스 카드 및 전송 매체의 대역폭 능력을 기초로 하여 설정된다. 통상적으로, 소정 링크에 대한 전송 레이트는 링크가 설정되고 링크 수명 동안 설정된 상태로 유지될 때에 결정된다. 또한, 설정된 전송 레이트는 링크의 양 단부가 수용할 수 있는 가능한 최고의 전송 레이트이다.
가능한 최고값으로 각 네트워크 링크의 전송 레이트를 유지하는 것은 성능을 최대로 하지만 전력 소모량을 증가시킨다. 높은 주파수로 네트워크 링크를 동작시키는 것은 낮은 주파수로 네트워크 링크를 동작시키는 것보다 비용이 많이 든다. 또한, 네트워크 링크를 높은 주파수로 동작시키는데 필요한 추가 비용은 이와 대응하게 성능을 개선시키지는 못하는데 그 이유는 데이터 전송 레이트는 서버와 스위치 간의 링크의 물리적 대역폭이 아닌 다른 요소에 의해서 제한받기 때문이다.
개별 서버-스위치 링크의 대역폭의 합은 서버 클러스터에 전체적으로 할당된 대역폭을 초과하지는 않는다. 따라서, 200 메가비트/초(Mbps)의 할당된 대역폭을 갖는 서버 클러스터가 각각이 100 Mbps 링크로 중앙 스위치에 접속되는 총 20 개의 서버를 지원하고 있다면, 모든 링크가 동시에 자신들의 최대 대역폭으로 동작하는 것은 물리적으로 불가능하다. 또한, 원격 클라이언트와 서버 클러스터 간의 접속은 서버-스위치 링크의 사용가능한 대역폭을 한정한다. 클라이언트가 어떤 다른 네트워크 트래픽이 발생하지 않을 때에 56 Kbps 모뎀 접속율로 서버 클러스터(및 개별 서버)에 접속하면, 클라이언트 요청을 서비스하기 위해서 사용될 수 있는 서버-스위치 링크의 최대 대역폭은 56 K이다. 만일 가령 서버-스위치 링크가 100 Mbps로 동작하고 있으면, 이 대역폭은 그의 사용도가 크게 저하될 것이다.
발명의 개요
따라서, 본 발명은 데이터 처리 네트워크를 동작시키는 방법을 제공하되, 이 방법은 네트워크의 서버와 이 서버가 접속되어 있는 스위치 간의 초기 협상을 수행하여 이 초기 협상에 의해서 서버와 스위치 간의 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 단계와, 이 링크를 통해서 통신하는 네트워크 트래픽을 기반으로 하여 서버의 실효 데이터 레이트를 결정하는 단계와, 실효 데이터 레이트가 서버-스위치 링크의 현재의 대역폭과는 실질적으로 다르다는 판정에 응답하여, 후속 협상을 수행하여 수정된 동작 주파수를 설정하는 단계를 포함하되, 이 수정된 동작 주파수는 초기 동작 주파수보다 실효 데이터 레이트에 가깝다.
(본 방법은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에 실행될 때에 이 프로그램에 의해서 수행될 수 있다.)
네트워크 상태 변경에 응답하여 서버 링크의 동작 주파수를 동적으로 최적화함으로써 데이터 처리 네트워크에서의 에너지 소비량을 동적으로 보존하는 방법 및 시스템이 제공된다.
바람직하게는 위에서 상술된 문제들은 최소의 성능 손실로 에너지 소비량을 보존하기 위해서 네트워크 링크의 동작 주파수가 바람직하게는 동적으로 조절되는 데이터 처리 네트워크 및 방법에 의해서 대부분 처리될 수 있다. 서버의 네트워크 링크의 최대 사용가능한 대역폭이 링크의 현재의 동작 주파수보다 작을 때에, 서버 링크의 동작 주파수는 바람직하게는 감소된다. 마찬가지로, 링크의 최대 사용가능한 대역폭이 현재의 동작 주파수를 초과하면, 동작 주파수는 증가된다. 일 실시예에서, 데이터 처리 네트워크는 서버 디바이스의 세트가 중앙 스위치에 접속되어 있는 서버 클러스터를 포함한다. 개별 서버-스위치 링크는 이더넷과 같은 산업 표준 네트워크 구성 프로토콜에 따른다. 초기에, 서버-스위치 링크는 바람직하게는 IEEE 802.3과 같은 프로토콜에서 지정된 협상 프로세스에 따라서 링크의 최대 동작 주파수에서 설정된다. 이후에, 주기적으로, 서버는 바람직하게는 그의 링크의 현재의 동작 주파수가 요구된 레벨의 성능을 유지하면서 클라이언트 요청을 서비스하는데 필요한 용량을 초과하는지의 여부를 결정한다. 이어서, 서버(또는 스위치)는 바람직하게는 현재의 부하 상태를 수용하는데 필요한 가능한 최저의 동작 주파수에서 동작하도록 그의 링크의 대역폭을 조절한다. 이러한 방식으로, 데이터 처리 네트워크는 바람직하게는 그의 개별 서버 링크의 동작 주파수를 최소화함으로써 전력 소비량을 줄인다.
바람직하게는 수정된 동작 주파수는 실효 데이터 레이트를 처리하기에 충분한 서버-스위치 링크에 의해서 수용되는 최저 동작 주파수이다.
바람직하게는, 실효 데이터 레이트의 결정 및 이에 따르는 후속 협상의 조건적인 개시는 네트워크의 동작 동안 지정된 기간에서 반복된다.
바람직하게는, 초기 협상과 후속 협상은 IEEE 802.3 표준에 따른다.
바람직하게는, 실효 데이터 레이트를 결정하는 단계는 지정된 기간 동안 네 트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하는 단계와 이에 근거하여 실효 데이터 레이트를 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 실효 데이터 레이트가 현재의 대역폭의 지정된 백분율보다 크다고 결정되면, 수정된 동작 주파수를 설정하기 위한 후속 협상이 수행되며 이 수정된 동작 주파수는 이전의 동작 주파수보다 크다.
본 발명은 데이터 처리 네트워크를 제공하며, 이 네트워크는 중앙 스위치와, 프로세서, 메모리 및 상기 서버 디바이스를 네트워크 링크를 통해서 상기 중앙 스위치에 접속시키는 네트워크 인터페이스 카드를 포함하는 서버 디바이스와, 네트워크 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 초기 협상을 수행하는 코드 수단과, 상기 링크를 걸쳐서 전송되는 네트워크 트래픽을 기반으로 하여 상기 서버의 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단과, 상기 실효 데이터 레이트가 상기 링크의 현재의 대역폭과 실질적으로 다르다고 결정되면 수정된 동작 주파수를 설정하는 후속 협상을 수행하는 코드 수단을 포함하되, 상기 수정된 동작 주파수는 상기 초기 동작 주파수보다는 상기 실효 데이터 레이트에 근사한다.
바람직하게는 수정된 동작 주파수는 실효 데이터 레이트를 처리하기에 충분한 서버-스위치 링크에 의해서 수용되는 최저 동작 주파수이다.
바람직하게는, 상기 네트워크는 실효 데이터 레이트의 결정 및 이에 따르는 후속 협상의 조건적인 개시를 네트워크의 동작 동안 지정된 기간에서 반복하는 코드 수단을 더 포함한다.
바람직하게는, 초기 협상과 후속 협상은 IEEE 802.3 표준에 따른다.
바람직하게는, 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단은 지정된 기간 동안 네트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하고 이에 근거하여 실효 데이터 레이트를 계산하는 코드 수단을 포함한다.
바람직하게는 상기 네트워크는 실효 데이터 레이트가 현재의 대역폭의 지정된 백분율보다 크다고 결정되면 수정된 동작 주파수를 설정하는 후속 협상을 수행하는 코드 수단을 더 포함하되, 여기서 상기 수정된 동작 주파수는 이전의 동작 주파수보다 크다.
일 실시예에서, 상기 초기 협상 및 후속 협상은 중앙 스위치에 의해서 개시된다.
일 실시예에서, 상기 초기 협상 및 후속 협상은 서버 디바이스에 의해서 개시된다.
본 발명은 데이터 처리 네트워크 내의 서버 클러스터에서 사용되기에 적합한 서버 디바이스를 제공하며, 이 서버 디바이스는 적어도 하나의 프로세서와, 상기 프로세서에 액세스가능한 시스템 메모리와, 상기 서버 디바이스를 네트워크 링크를 통해서 상기 중앙 스위치에 접속시키는 네트워크 인터페이스 카드와, 상기 네트워크 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 초기 협상을 수행하는 코드 수단과, 상기 링크를 걸쳐서 전송되는 네트워크 트래픽을 기반으로 하여 상기 서버의 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단과, 상기 실효 데이터 레이트가 상기 링크의 현재의 대역폭과 실질적으로 다르다고 결정되면 수정된 동작 주파수를 설정하는 후속 협상을 수행하는 코드 수단을 포함하되, 상기 수정된 동작 주파수는 상기 초기 동 작 주파수보다는 상기 실효 데이터 레이트에 근사한다.
바람직하게는 수정된 동작 주파수는 실효 데이터 레이트를 처리하기에 충분한 서버-스위치 링크에 의해서 수용되는 최저 동작 주파수이다.
바람직하게는, 상기 서버 디바이스는 실효 데이터 레이트의 결정 및 이에 따르는 후속 협상의 조건적인 개시를 네트워크의 동작 동안 지정된 기간에서 반복하는 코드 수단을 더 포함한다.
바람직하게는, 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단은 지정된 기간 동안 네트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하고 이에 근거하여 실효 데이터 레이트를 계산하는 코드 수단을 포함한다.
바람직하게는 상기 서버 디바이스는 실효 데이터 레이트가 현재의 대역폭의 지정된 백분율보다 크다고 결정되면 수정된 동작 주파수를 설정하는 후속 협상을 수행하는 코드 수단을 더 포함하되, 여기서 상기 수정된 동작 주파수는 이전의 동작 주파수보다 크다.
바람직하게는, 상기 네트워크 인터페이스 카드는 링크 동작 주파수를 제어하는 클록킹 신호를 제공하는 클록 유닛을 포함하며, 상기 수정된 동작 주파수를 설정하는 수단은 상기 클록킹 신호의 주파수를 제어하는 클록 레지스터를 프로그래밍하는 코드 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 다음 도면을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 네트워크의 선택된 특징부를 도시하는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 데이터 처리 네트워크의 추가적인 세부 사항을 도시하는 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 네트워크 인터페이스 카드의 추가적인 세부 사항을 도시하는 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 데이터 처리 네트워크 내의 서버의 동작을 나타내는 흐름도.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 네트워크(100)의 선택된 특징부의 블록도이다. 도시된 실시예에서, 데이터 처리 네트워크(100)는 중간의 게이트웨이(106)를 통해서 WAN(wide area nework)(105)에 접속된 서버 클러스터(101)를 포함한다. WAN(105)는 게이트웨이, 라우터 및 허브 등의 다수의 다양한 네트워크 디바이스 뿐만 아니라 모두가 잠재적으로 넓게 퍼져있는 지형학적 구역을 걸쳐서 상호접속된 하나 이상의 LAN를 포함한다. WAN(105)는 일 실시예에서 인터넷을 나타낸다.
도시된 서버 클러스터(101)는 네트워크 링크(200)를 통해서 게이트웨이(106)에 접속된 중앙 스위치(110)를 포함한다. 클러스터(101)는 도 1에서는 4 개가 도시된 다수의 서버(111-1,111-2,111-3,111-4)를 포함한다. 각 서버(111)는 전용 네트워크 링크(211,212,213,214)를 통해서 스위치(110)에 접속된다.
서버 클러스터(101)는 네트워크(100) 상의 단일 URI(a single universal resource indicator)로의 모든 요청을 서비스한다. 본 실시예에서, WAN(105) 내부의 임의의 구역에서 발생하는 URI로의 클라이언트 요청은 서버 클러스터(101)로 라우팅된다. 스위치(110)는 통상적으로 클라이언트 요청을 클러스터(101) 내의 서버들(111) 중 하나의 서버로 라우팅하는 책임을 갖는 요청 분배기 소프트웨어 모듈을 포함한다. 이 요청 분배기는 서버 클러스터 성능을 최적화하거나 에너지 소비량을 최소화하거나 몇몇 다른 목적을 성취하는 다양한 분배 알고리즘 또는 프로세스 중 임의의 것을 포함한다. 스위치(110)는 가령 각 서버(111)의 현재의 부하 상태, 클라이언트 요청의 소스, 요청된 내용 또는 이들의 조합과 같은 요소들을 기반으로 하여 요청을 서버(111)로 라우팅한다.
일 실시예에서, 네트워크 링크(211,212,213,214)는 이더넷 프로토콜을 사용한다. 본 실시예에서, 각 서버(111)는 이더넷 호환 네트워크 인터페이스 카드를 포함하고 스위치(110)는 각 서버(111)에 대한 이더넷 호환 포트를 포함한다. 도 2는 스위치(110) 및 서버들(111) 중의 하나의 서버의 추가적인 세부 사항을 도시하는 블록도이다. 각 서버(111)는 스위치(110) 내의 대응하는 포트(131)에 접속된 NIC(121)를 포함한다. 일 실시예에서, NIC(121) 및 스위치(110)의 각 포트(131)는 다양한 동작 주파수로 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 가령, NIC(121) 및 그의 대응하는 포트(131)는 10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps로 동작하는 이더넷 링크를 지원할 수 있다. 이러한 능력을 갖는 상업적으로 입수가능한 스위치는 가령 "the 180 series of content-intelligent web switches from Alteon
Figure 112006037037011-pct00001
Web systems(www.alteonwebsystems.com)"이다. 마찬가지로, "10/100/1000 PCI-X Server NIC from 3Com
Figure 112006037037011-pct00002
"과 같은 네트워크 인터페이스 카드는 상이한 동작 주파수로 동작할 수 있는 능력을 제공한다. (Alteon은 Alteon Web Systems Inc의 등록 상표이며, 3Com은 3Com corporation의 등록 상표이다.)
서버(111) 및 스위치(110)는 협상 프로세스에 참여하여 이들 간의 대응하는 링크에 대한 동작 주파수에 대한 합의점에 이른다. 통상적인 서버 클러스터 구성에서는, 이러한 협상은 오직 링크 초기화 동안만 수행되며 링크의 동작 주파수를 포함하여 협상 결과는 링크가 존재하는 한 일정하게 유지된다. 또한, 협상이 생성한 동작 주파수는 통상적으로 스위치, 서버 및 상호접속 매체가 수용할 수 있는 최대 동작 주파수이다. 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 서버 클러스터 상태의 변경에 응답하여 다양한 서버-스위치 링크들의 동작 주파수를 주기적으로 수정하여 서버 클러스터의 동작 비용을 줄이면서 요구된 수준의 클러스터 반응 성능을 성취하는 방법 및 시스템을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NIC(121)의 추가적인 세부 사항을 설명하는 블록도이다. NIC(121)의 도시된 실시예는 서버(111)의 주변 버스 또는 로컬 버스(144)로 인터페이스하는 내장형 프로세서(140)를 포함한다. 버스(144)는 통상적으로 PCI Special Interest Group 그룹(www.pcisig.com)으로부터의 PCI Local Bus Specification 2.2에서 지정된 PCI(주변 구성 요소 인터페이스) 로컬 버스와 같은 산업 표준 버스 프로토콜에 따라서 구현된다. NIC(121)는 네트워크 링크(211)로부터 수신되고 이 링크로 송신되는 정보의 임시적인 저장을 제공하는, 프로세서(140)에 접속된 버퍼 로직(141)을 더 포함한다.
클록 생성기(142)는 버퍼 로직(141)을 구동하는 기본 클록킹 신호(148)를 제공하여 네트워크 링크(211)의 동작 주파수를 설정한다. 도시된 실시예에서, 클록 생성기(142)는 클록 레지스터(146) 내의 세팅(setting)에 의해서 제어되는 다양한 주파수의 클록킹 신호(148)를 제공할 수 있다. 메모리(143)는 프로세서(140) 및 버퍼 로직(141)으로 액세스가능하다. 메모리(140)는 통상적인 동적 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(DRAM 또는 SRAM)과 같은 휘발성 저장 매체 뿐만 아니라 플래시 메모리 카드와 같은 비휘발성 저장 매체 또는 전기적으로 소거가능한 프로그램가능한 ROM(EEPROM)과 같은 다른 형태의 저장 매체를 포함한다.
본 발명의 일부분은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 실행가능한 인스트럭션들의 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 인스트럭션이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 매체는 메모리(143)의 휘발성 소자 또는 비휘발성 소자를 포함한다. 이와 달리, 인스트럭션은 플로피 디스크, 하드 디스크, CD ROM, DVD, 자기 테이프, 또는 다른 적합한 영구 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
NIC(121)는 대응하는 네트워크 링크를 통해서 스위치(110)와 협상을 수행하여 링크의 동작 주파수를 설정하도록 구성된 소프트웨어를 포함한다. 서버 클러스터(101)의 이더넷 실시예에서, 협상 프로세스 소프트웨어는 통상적으로 IEEE 802.3 표준을 따른다. 이더넷 호환 NIC 및 스위치는 통상적으로 네트워크 링크의 동작 주파수를 설정하는 코드를 포함한다. 이전에 기술된 바와 같이, 이 코드는 링크가 통상적인 서버에서 설정될 때에만 실행된다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 NIC(121) 및 이의 대응하는 포트(131)는 모두가 이러한 협상 프로세스 코드를 주기적으로 구동시켜서 링크의 대역폭 사용도 상태의 변화에 응답하여서 링크의 동작 주파수를 수정한다.
도 4는 서버 클러스터(101)와 같은 데이터 처리 네트워크 내의 다양한 링크들의 동작 주파수를 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 서버와 스위치 간의 링크가 먼저 설정되면, NIC(121)는 초기 협상이라 불리는 협상을 개시한다(블록 402). 통상적으로, 초기 협상은 구성 요소들이 수용할 수 있는 최대 링크 동작 주파수를 설정한다. 이후에, NIC(121)는 그 자신과 그의 대응하는 포트 간이 네트워크 링크의 사용도를 모니터링한다(블록 404). NIC(121)는 서버-스위치 대역폭의 사용도가 크게 저하되는 기간을 인식하여 이에 따라 링크의 동작 주파수를 조절한다.
NIC(121)에 의해서 모리터링된 링크 사용도는 데이터가 링크를 통해서 전송 및/또는 수신되는 레이트를 말한다. 이 사용도는 링크 사용도 계수(실효 데이터 레이트)가 주기적으로 결정되는 비교적 간단한 링크 레벨 루틴을 사용하여 결정된다. 이 루틴은 통상적으로 지정된 기간 동안 링크를 통해서 수신된 및/또는 전송된 트래픽의 양을 누산기 또는 다른 적합한 메카니즘을 사용하여 결정한다. 지정된 주기는 링크 동작 주파수가 갱신되는 주기적 레이트와 동시에 발생한다. 가령, 링크 동작 주파수가 필요하다면 매 십분 마다 수정된다면, 사용도 계수는 십분에 걸쳐서 링크 트래픽의 바이트의 수를 누산하고 600 초로 나눔으로써 결정되며 이로써 초 당 바이트의 단위로 사용도 레이트가 결정된다. 링크 동작 주파수가 수정되는 주기적 간격은 바람직하게는 스위치(110) 또는 서버(111)의 프로그램가능한 제어하에 있어 그 지정된 기간이 변경될 수 있도록 한다.
실효 전송 레이트는 네트워크 링크의 동작 주파수보다 실질적으로 작다. 스위치-게이트웨이 링크(200)의 대역폭은 개별 서버-스위치 링크(211,212,213, 등)의 대역폭들의 합에 상한치를 부여한다. 임의의 개별 서버-스위치 링크에 대해서 필요한 대역폭은 스위치-게이트웨이 링크(200)에 할당된 대역폭을 초과할 수 없다. 임의의 서버-스위치 링크의 실효 데이터 전송 레이트는 클라이언트측 대역폭의 함수이다. 감소된 활동 또는 네트워크 트래픽의 시간 동안, 서버(111)는 그들중 다수가 상당한 대역폭 제한을 갖는 한정된 수의 클라이언트로부터의 요청을 서비스한다. 서버(111)가 통상적인 모뎀 접속부를 통해서 WAN(105)에 접속된 단일 클라이언트로부터의 요청을 서비스하고 있다면, 이 서버의 요구된 실효 데이터 레이트는 최대 스위치 용량보다 대략적으로 작은 크기를 갖는다. 이러한 상황 하에서, 높은 동작 주파수로 서버-스위치 링크를 유지하는 데 필요한 고비용은 성능이 클라이언트 측에서 제한되기 때문에 어떠한 성능 개선도 제공하지 않는다.
NIC(121)는 그의 네트워크 링크의 실효 데이터 레이트와 이 링크의 현재의 동작 주파수를 비교한다. 만약에 실효 데이터 레이트(EDR)가 링크의 현재의 동작 주파수와 실질적으로 다르다면, 수정된 주파수가 이전의 동작 주파수보다 EDR에 근사하도록 링크의 동작 주파수가 수정된다. EDR이 링크의 동작 주파수보다 실질적으로 작다고 결정되면(블록 406), NIC(121)는 블록(408)에서 링크가 보다 낮은 동작 주파수로 동작할 수 있는지의 여부를 판단한다. 이전에 상술한 바와 같이, NIC(121) 및 이의 대응하는 스위치 포트는 바람직하게는 다수의 동작 주파수 중 하나의 동작 주파수로 동작할 수 있다. NIC(121)가 현재에 그의 최저 주파수로 동작하고 있지 않고 그의 실효 데이터 레이트가 현재의 동작 주파수보다 실질적으로 작다면, NIC(121)는 스위치(110)와의 협상을 개시하여 링크로 하여금 보다 낮은 동작 주파수로 동작하게 한다(블록 410).
서버-스위치 링크가 이더넷 링크인 실시예에서, NIC(121)는 동작 주파수의 수정을 성취하기 위해서 표준 IEEE 802.3 협상 프로토콜의 대부분을 리버리지한다(leverage). 링크 구성 요소에 의해서 수용되는 최고 동작 주파수를 설정하려고 시도하는 대신에, 데이터 레이트가 동작 주파수보다 실질적으로 작다고 판정되면 블록(410)에서 발생하는 협상(수정 협상)은 가장 최근에 결정된 실효 데이터 레이트와 일치하는 가능한 최저의 동작 주파수인 동작 주파수를 성취하려고 시도한다. 따라서, NIC(121)는 수정 협상 동안 초기에 원하는 동작 주파수를 스위치(110)에게 제시한다. 스위치(110)가 NIC의 원하는 동작 주파수로 동작할 수 있다면, 그 주파수가 링크의 동작 주파수가 된다. 만약 스위치가 NIC의 원하는 동작 주파수를 수용할 수 없다면, 협상 프로세스는 링크에 의해서 수용될 수 있는 최저 동작 주파수를 결정할 것이다.
이러한 수정 협상은 바람직하게는 변하는 부하 상태에 맞게 조절하기에 충분한 빈도로 발생하지만 과도한 협상 프로세스로 인해서 성능에 악영향을 줄 정도로는 발생하지 않는다. IEEE 802.3 표준 협상의 길이가 밀리초의 크기이기 때문에, 매분만큼 자주 협상을 개시하는 것은 성능에 대해서 실질적인 저하를 가져 오지 않을 뿐만 아니라, 비교적 신속하게 부하의 변동을 수용하기에 충분히 자주 수정을 제공할 것이다.
대역폭 사용도의 비교적 낮은 레벨에 응답하여 링크 동작 주파수를 감소시킬 수 있는 것 이외에, 서버 클러스터(101)는 비교적 높은 대역폭 사용도에 응답하여 링크 동작 주파수를 증가시킬 수 있다. 서버가 블록(406)에서 실효 데이터 레이트가 링크의 현재의 대역폭 용량의 얼마 정도의 지정된 값 또는 얼마 정도의 지정된 비율보다 작지 않다고 결정하면, 서버는 이어서 블록(412)에서 실효 데이터 레이트가 링크 대역폭 용량의 얼마 정도의 지정된 비율보다 큰지의 여부를 결정한다. 가령, 실효 데이터 레이트가 링크의 대역폭 용량의 90% 이상이다면, 이어서 서버는 블록(414)에서 위의 블록(408,410)에서 기술된 바와 같이 링크 동작 주파수가 감소되는 방식과 유사한 방식으로 링크 동작 주파수를 증가시키려고 시도한다. 이로써, 서버는 블록(413)에서 보다 높은 동작 주파수가 이용될 수 있는지의 여부를 결정하고 만약 그러하다면 수정 협상을 개시하여 동작 주파수를 증가시킨다(블록 414). 동작 주파수가 증가된 후에, 서버(111)는 동작을 재개하여 후속 부하 상태 변경에 대한 링크 대역폭 사용도를 계속 모니터링한다. 이러한 방식으로, 서버(111)는 링크의 동작 주파수를 요구된 레벨의 성능을 성취하는데 필요한 최소값까지 항구적으로 조절하며 이로써 보다 높은 동작 주파수의 에너지 소비량 및 열방출 특성을 감소시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 데이터 처리 네트워크 작동 방법에 있어서,
    상기 네트워크의 서버와 상기 서버가 접속되어 있는 스위치 간의 초기 협상(an initial negotiation)을 수행하여 상기 서버와 상기 스위치 간의 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 단계와,
    상기 링크를 통해서 통신되는 네트워크 트래픽에 근거하여, 상기 서버의 실효 데이터 레이트를 결정하는 단계와,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 링크의 현재 대역폭의 용량보다 작으면, 후속 협상을 수행하여 상기 초기 동작 주파수보다 상기 실효 데이터 레이트에 근사한 수정된 동작 주파수를 설정하는 단계와,
    상기 실효 데이터 레이트의 결정 및 후속 협상의 조건적 개시를 상기 네트워크의 동작 동안 지정된 간격마다 자동적으로 반복하여, 자동적으로 그리고 주기적으로 상기 동작 주파수를 상기 실효 데이터 레이트에 적합한 최저 동작 주파수로 수정하는 단계
    를 포함하는 데이터 처리 네트워크 작동 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 협상과 상기 후속 협상은 IEEE 802.3 표준에 따르는
    데이터 처리 네트워크 작동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트를 결정하는 단계는 지정된 기간 동안 네트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하는 단계와 이에 근거하여 상기 실효 데이터 레이트를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 처리 네트워크 작동 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 현재 대역폭의 지정된 백분율보다 크다면, 후속 협상을 수행하여 이전의 동작 주파수보다 높은 수정된 동작 주파수를 설정하는 단계를 더 포함하는
    데이터 처리 네트워크 작동 방법.
  7. 데이터 처리 네트워크에 있어서,
    중앙 스위치와,
    프로세서, 메모리 및 네트워크 인터페이스 카드를 포함하는 서버 디바이스━상기 네트워크 인터페이스 카드는 상기 서버 디바이스를 링크를 통해서 상기 중앙 스위치에 접속시킴━와,
    초기 협상을 수행하여 상기 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 코드 수단과,
    상기 링크를 걸쳐서 전송되는 네트워크 트래픽에 근거하여 상기 서버 디바이스의 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단과,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 링크의 현재 대역폭과 다르면, 후속 협상을 수행하여, 상기 실효 데이터 레이트를 처리하기에 충분한 상기 링크에 의해 수용되는 최저 동작 주파수로 수정된 동작 주파수를 설정하는 코드 수단과,
    상기 실효 데이터 레이트의 결정 및 후속 협상의 조건적 개시를 상기 네트워크의 동작 동안 지정된 간격마다 자동적으로 반복하여, 자동적으로 그리고 주기적으로 상기 동작 주파수를 상기 실효 데이터 레이트에 적합한 최저 동작 주파수로 수정하는 코드 수단
    을 포함하는 데이터 처리 네트워크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 초기 협상 및 상기 후속 협상은 상기 중앙 스위치에 의해서 개시되는
    데이터 처리 네트워크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 초기 협상 및 상기 후속 협상은 상기 서버 디바이스에 의해 개시되는
    데이터 처리 네트워크.
  10. 서버 클러스터에서 사용되기에 적합한 서버 디바이스에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서와,
    상기 프로세서에 액세스가능한 시스템 메모리와,
    상기 서버 디바이스를 링크를 통해서 중앙 스위치에 접속시키는 네트워크 인터페이스 카드와,
    초기 협상을 수행하여 상기 링크의 초기 동작 주파수를 설정하는 코드 수단과,
    상기 링크를 걸쳐서 전송되는 네트워크 트래픽에 근거하여 상기 서버 디바이스의 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단과,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 링크의 현재 대역폭과 다르면, 후속 협상을 수행하여, 상기 실효 데이터 레이트를 처리하기에 충분한 상기 링크에 의해 수용되는 최저 동작 주파수로 수정된 동작 주파수를 설정하는 코드 수단과,
    상기 실효 데이터 레이트의 결정 및 후속 협상의 조건적 개시를 상기 네트워크의 동작 동안 지정된 간격마다 자동적으로 반복하여, 자동적으로 그리고 주기적으로 상기 동작 주파수를 상기 실효 데이터 레이트에 적합한 최저 동작 주파수로 수정하는 코드 수단
    을 포함하는 서버 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스 카드는 상기 링크의 동작 주파수를 제어하는 클록킹 신호(a clocking signal)를 제공하도록 구성된 클록 유닛을 포함하며,
    상기 수정된 동작 주파수를 설정하는 코드 수단은 상기 클록킹 신호의 주파수를 제어하는 클록 레지스터를 프로그래밍하는 코드 수단을 포함하는
    서버 디바이스.
  12. 스위치와, 서버와, 상기 서버를 상기 스위치에 접속시키는 링크를 갖는 데이터 처리 네트워크에서 에너지를 보존하기 위한 컴퓨터 실행가능한 인스트럭션들을 갖는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    상기 링크의 현재 대역폭의 용량이 상기 링크의 실효 데이터 레이트보다 큼을 판정하는 인스트럭션을 포함하여, 상기 링크가 충분히 사용되고 있지 않음(underutilized)을 검출하는 인스트럭션과,
    상기 검출에 응답하여 상기 링크의 동작 주파수를 감소시키는 인스트럭션과,
    상기 검출 인스트럭션 및 상기 응답 인스트럭션을 지정된 간격마다 자동적으로 반복하여, 자동적으로 그리고 주기적으로 상기 동작 주파수를 상기 실효 데이터 레이트에 적합한 최저 동작 주파수로 수정하는 인스트럭션
    을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 초기 협상과 상기 후속 협상은 IEEE 802.3 표준에 따르는
    데이터 처리 네트워크.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단은 지정된 기간 동안 네트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하고, 이에 근거하여 상기 실효 데이터 레이트를 계산하는 코드 수단을 포함하는
    데이터 처리 네트워크.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 현재 대역폭의 지정된 백분율보다 크다면, 후속 협상을 수행하여 이전의 동작 주파수보다 높은 수정된 동작 주파수를 설정하는 코드 수단을 더 포함하는
    데이터 처리 네트워크.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트를 결정하는 코드 수단은 지정된 기간 동안 네트워크 트래픽의 양을 표시하는 정보를 축적하고, 이에 근거하여 상기 실효 데이터 레이트를 계산하는 코드 수단을 포함하는
    서버 디바이스.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 실효 데이터 레이트가 상기 현재 대역폭의 지정된 백분율보다 크다면,후속 협상을 수행하여 이전의 동작 주파수보다 높은 수정된 동작 주파수를 설정하는 코드 수단을 더 포함하는
    서버 디바이스.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 링크의 상기 실효 데이터 레이트를 결정하는 인스트럭션을 더 포함하고, 상기 실효 데이터 레이트는 지정된 간격동안 상기 링크을 통해 통신되는 데이터의 양을 나타내는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 링크의 현재 대역폭의 용량이 상기 링크의 실효 데이터 레이트보다 작음을 판정하는 인스트럭션을 포함하여, 상기 링크가 과도하게 사용되고 있음(over-utilized)을 검출하는 인스트럭션과,
    상기 링크가 과도하게 사용되고 있다는 상기 검출에 응답하여 상기 링크의 동작 주파수를 증가시키는 인스트럭션
    을 더 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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