데이터 센터에서 고성능 네트워킹 기술을 갖춘 최신 서버 프로세서는 (예: 100 기가비트 이더넷) 일반적으로 멀티-큐 NIC를 통해 병렬 패킷 처리를 지원하여, 다수의 코어가 막대한 트래픽 부하를 효율적으로 처리할 수 있게 한다. 그러나 gem5와 같은 기존 아키텍처 시뮬레이터는 이러한 기법을 지원하지 못하며, 오래된 네트워킹 모델로 인해 대역폭이 제한되는 문제를 겪는다. 최근 한 연구에서는 Data Plane Development Kit (DPDK)를 통한 사용자 공간 고성능 네트워킹을 지원하는 시뮬레이션 프레임워크를 도입했지만, 많은 응용 프로그램은 여전히 커널 기반 네트워킹에 의존한다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 우리는 데이터 센터 아키텍처 연구를 목표로 고성능 네트워크 워크로드 하에서 서버 시스템을 모델링하도록 설계된 전(全)시스템 시뮬레이션 프레임워크인 pNet-gem5를 제시한다. pNet-gem5는 여러 하드웨어 큐와 보다 고도화된 인터럽트 메커니즘인 Message Signaled Interrupts (MSI)를 통합하여 멀티코어 시스템에서 병렬 패킷 처리를 지원함으로써 gem5를 확장하며, 이를 통해 각 NIC 큐를 자체 IRQ를 갖는 전용 코어에 매핑할 수 있다. 또한 하드웨어와 소프트웨어 간 패킷 분배를 확장 가능하고 구성 가능하게 지원하는 고성능 네트워크 인터페이스 및 디바이스 드라이버를 제공한다. 더 나아가, pNet-gem5는 패킷 분배와 스케줄링을 NIC 코어 로직으로부터 분리함으로써, 맞춤형 정책에 대한 유연한 실험을 가능하게 한다. 그 결과, pNet-gem5는 멀티-큐 NIC를 모델링하고 대역폭을 최대 46 Gbps까지 지원함으로써, 이전의 단지 몇 Gbps 수준에 머물던 제한을 크게 개선하고 오늘날의 수십 Gbps 네트워크와 더 밀접하게 정렬된 현대 서버 환경의 보다 현실적인 시뮬레이션을 가능하게 한다.

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