2007-11-21

PSPacer は，Linux 上で動作するソフトウェアによる精密なペーシング機構です． 本ソフトウェアは，産業技術総合研究所により開発されました．なお，本ソフト ウェアの開発の一部は，文部科学省「経済活性化のための重点技術開発プロジェ クト」の一環として実施している超高速コンピュータ網形成プロジェクト（NAREGI： National Research Grid Initiative）により行われました． PSPacer は，GNU GPLライセンスのもとで公開されています．

より詳細な情報はプロジェクトページ http://www.gridmpi.org/ を参照してください．

Note
 PSPacer バージョン2.xは，Linuxカーネル2.4をサポートしていません．

PSPacer とは何か？

PSPacer は，従来専用ハードウェアが必要だった精密なネットワーク帯域制御， トラフィック平滑化をソフトウェアのみで実現します．これにより効率のよい遠距離 広帯域通信，高品質なストリーム配信が可能になります． 本ソフトウェアは，Linux ローダブルカーネルモジュールとして実装されています． また，tc(8) コマンドから制御可能なクラスフル qdisc モジュールであり，クラスごと に精密なペーシングを実現します．PSPacer の詳細については，パッケージに含まれて いる論文「Design and Evaluation of Precise Software Pacing Mechanisms for Fast Long-Distance Networks」を参照してください．

配布物に含まれるファイル

LICENSE         - GPL ライセンス
Makefile        - Makefile
README          - 本ファイルの英語版
README.jp       - 本ファイル
ChangeLog       - ChangeLog
doc/            - ドキュメント(利用ガイド，論文)
kernel/         - カーネルモジュール
man/            - man ページ
scripts/        - サンプルテストスクリプト
tc/             - tc(8) 用の共有ライブラリ
pspd/           - PSPacer コントロールデーモン
patch/          - libnl 用のパッチ

制限事項

(1) PSPacer は，システムの最大送信帯域に占める目標帯域の割合にしたがって，帯域 制御とバーストの平滑化を行います．

したがって，精密なペーシングを実現するためには，システム(コンピュータ，ネット ワークインタフェース，オペレーティングシステム)は最大転送レート(つまり 1000BASE であればギガビット/秒，100BASE であれば 100 メガビット/秒)でパケットを送信 できる必要があります．

例えば，ギガビットイーサネットワークインタフェースを 33MHz/32bit PCI バスに よって接続している場合，ボトルネックは PCI バスになり，システムはギガビット /秒のレートでパケットを送信することはできません．この場合，qdisc の設定時に， 次のように "rate" パラメータを使って，最大送信帯域を明示的に指定することが できます．

# /sbin/tc qdisc add ... psp ... rate 700mbit
                                 ^^^^^^^^^^^^

しかし，この場合，PCI バスの振る舞いが十分安定しないので，出力される トラフィックは精密にはならないでしょう．

したがって，ギガビットイーサネットのトラフィックを制御したいのであれば，ネット ワークインタフェースの接続に PCI-X，66MHz/64bit PCI や CSA を使うことを お薦めします．また，出力トラフィックの合計帯域が 100Mbps よりも少ない場合は， ネットワークインタフェースを 100BASE として使うことで，精密なペーシングを 得ることができます．

同様な理由から，PC と PSPacer を接続するエッヂスイッチとして，共有スイッチ (ダムハブ)を使うことは避けてください．

(2) PSPacer はパケット間のギャップとして IEEE 802.3x PAUSE フレームを使います． したがって，スイッチ/ルータから接続されたシステムへの送信を停止するために， PAUSE フレームを使うことはできません． 予期しない振る舞いを避けるためにも，スイッチ(から PCPacer が動作している PC へ) の IEEE 802.3 x フロー制御を無効に設定することをお薦めします．

コンパイル＆インストール方法

ソースコードからインストール

コンパイルには，次のソースコードが必要になります．

Note
 iproute2 は，カーネルバージョンに強く依存しているため，適切な組合せを 使う必要があります．我々がチェックした組合せを「テスト環境」に記述したので， 参照してください．

  1. iproute2 tarball の展開: 

    $ cd /opt
$ wget http://developer.osdl.org/dev/iproute2/download/ \
  iproute2-<version>.tar.gz
$ tar zxvf iproute2-<version>.tar.gz
$ ln -s iproute2-<version> iproute2

  2. PSPacer tarball の展開: 

    $ tar zxvf pspacer-<version>.tar.gz

  3. make & install: 

    $ cd pspacer-<version>
$ ./configure
$ make
$ su
# make install

バイナリインストール

RedHat RPMまたはDebian debパッケージをサポートしています．作成方法は， 利用ガイド(doc/usage.en.txt)を参照してください．

簡単な使用例

  1. qdisc の設定 

    (PSPacer qdisc をルート qdisc として追加します)
# /sbin/tc qdisc add dev eth0 root handle 1: psp default 1
(ターゲットレートが 500 Mbps のクラスを追加します)
# /sbin/tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 psp rate 500mbit
(PFIFO qdisc をサブ qdisc として追加します)
# /sbin/tc qdisc add dev eth0 parent 1:1 handle 10: pfifo

  2. iperf の実行 

    $ iperf -c <サーバホスト> -i 10 -t 60
------------------------------------------------------------
Client connecting to XXXX, TCP port 5122
TCP window size: 16.0 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 192.168.1.1 port 46457 connected with 192.168.1.2 port 5122
[  3]  0.0-10.0 sec    567 MBytes    476 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec    567 MBytes    476 Mbits/sec
        :

  3. qdisc の削除 

    (PFIFO サブ qdisc の削除)
# /sbin/tc qdisc del dev eth0 parent 1:1 handle 10:
(PSPacer クラスの削除)
# /sbin/tc class del dev eth0 parent 1: classid 1:1
(PSPacer qdisc の削除)
# /sbin/tc qdisc del dev eth0 root handle 1:
(PSPacer モジュールの削除)
# /sbin/rmmod sch_psp

より詳細な情報は，利用ガイド(doc/usage.en.txt)，または man ページを参照して ください．

テスト環境

本ソフトウェアは次に示す環境で動作確認を行いました．