단일사용자 다중프로그래밍 환경에서 비례배분이 가능한 페이지대치 알고리즘

서의성(Euiseong Seo),박도현(Dohyun Park),오승택(Seungtaek Oh),이준원(Joonwon Lee) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.1A

컴퓨터 시스템의 성능이 발전하면서 동시에 실행되는 프로그램의 수도 증가하게 되었다. 이로 인해 자원을 두고 경쟁하는 프로세스들의 우선순위에 따라 분배되는 자원의 양을 세밀하게 조절하는 기능이 필요하게 된다. 우선순위에 따른 자원의 비례배분 알고리즘에 대한 연구가 많이 있었고, 이를 바탕으로 대부분의 자원을 관리하는 운영체제들도 개발 되었다. 하지만, 가상메모리 자원에 대해서는 자원의 할당량의 모호함과 프로세스가 사용한 메모리 필요량이 예측불가능하기 때문에 적은 연구가 이루어졌을 뿐이다. 본 논문에서는 프로세스가 단위 작업을 수행할 때 발생하는 페이지폴트의 양이 프로세스의 우선순위에 반비례하는 것으로 가상 메모리에 대한 비례배분 개념을 정의 하고, 프로세스 마다 메모리에 대한 요구 형태가 다른 환경에서 이를 가능하게 하는 페이지대치 알고리즘을 제안한다. 제안한 페이지대치 알고리즘을 리눅스 커널상에 구현한다. 구현된 페이지대치 알고리즘을 사용하면 우선순위가 높은 프로세스가 우선순위가 낮은 프로세스에 비해서 페이지폴트를 적게 발생하고, 그 발생량은 반비례 관계에 있음을 보인다.

이동형 개인 컴퓨팅 환경의 에너지 효율 증가를 위한 빠른 전압 조절을 고려한 가변 성능 알고리즘

서의성(Euiseong Seo),이준원(Joonwon Lee) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1

DVS(dynamic voltage scaling)은 이동형 프로세서에서 에너지 효율을 높이기 위한 필수 요소로 자리 잡고 있다. DVS를 효과적으로 사용하기 위해선 대상 태스크의 특성과 하드웨어 특성에 맞는 DVS 알고리즘이 필요하다. 상품화 수준의 많은 운영체계들이 일정한 인터벌(interval)을 바탕으로 시스템 사용 상황을 분석하여 목표 성능을 결정하는 방식을 사용하고 있다. 이러한 방식은 태스크의 특성이 갑자기 변하여 성능을 요구할 경우 인터벌만큼의 시간이 진행된 후에야 반응 한다는 단점이 있다. 또한, 태스크 별 특성이 아닌 시스템 전체의 특성을 따르므로 이질적인 성격의 태스크들이 동시에 실행 되는 환경에는 적합하지 않다. 최근의 모바일 프로세서들은 수 마이크로초 수준의 성능 전환 시간을 제공하고 있으며 이 속도는 계속 줄어들고 있다. 프로세서의 고성능화로 인해 I/O 작업의 경우 프로세서 성능에 따른 실행 시간의 차이가 존재 하지 않는다. 이러한 두가지 특성을 바탕으로 우리는 TIB(timer interrupt based) 알고리즘을 제안한다. TIB 알고리즘은 일정한 길이의 인터벌 대신 타임 슬라이스(time slice)를 성능 결정의 단위로 삼는다. 성능의 결정은 태스크 별로 이루어지며 각 태스크가 사용했던 이전 타임 슬라이스가 타이머 인터룹트(timer interrupt)에 의해 끝났다면 최대의 성능을 그 외의 경우는 최저의 성능으로 실행하게 된다. 이러한 접근 방식을 통해 I/O 작업이나 이벤트를 기다리는 태스크에 대해 최저 성능을 제공함으로써 실행 시간의 적은 손해를 대가로 많은 에너지 절감을 이룰수 있다. 또한, 태스크의 속성이 변한 경우 타임 슬라이스 길이 만큼의 지체만을 허용하게 된다. 이러한 TIB 인터벌에 기반한 알고리즘에 비해 개별 태스크의 특성에 따른 성능 조절과 태스크의 변화에 따른 빠른 반응을 자랑으로 한다. 본 논문에선 TIB 알고리즘을 리눅스 커널에 구현하여 성능을 평가하였고 그 결과 리눅스에서 사용되는 기존 인터벌 기반의 알고리즘들에 비해 좋은 전력 절감 효과를 얻을 수 있었다.

에너지 효율을 위한 멀티코어의 동적 온칩캐쉬 스케일링

조정욱(Jungwook Cho),서의성(Euiseong Seo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1A

대용량 파일시스템을 위한 선택적 압축을 지원하는 인-메모리 캐시의 설계와 구현

최형원(Hyeongwon Choe),서의성(Euiseong Seo) 한국정보과학회 2017 정보과학회논문지 Vol.44 No.7

DRAM 기반의 인메모리 캐시는 고비용으로 인해 용량을 늘리는 데에는 한계가 있다. 이를 위해 압축을 이용하여 더 많은 데이터를 캐시하는 기법들이 연구되어 왔다. 그러나 압축은 높은 처리부하와 반응 지연을 야기한다. 본 논문에서는 섀넌 엔트로피를 통해 파일의 압축률을 낮은 오버헤드를 통해 고속으로 예측하여, 높은 압축률을 가진 파일만 압축하는 선택적 압축 기법을 제안하였다. 또한 이를 파일시스템 내에서 실제 사용이 가능하도록 커널 레벨에서 파일 시스템을 위한 인메모리 캐시를 제공하도록 구현하였다. 실험 결과 선택적 압축 기법은 비 압축에 비해 약 18%의 실행시간 감소를 보이며, 전체 캐시 데이터 압축 방법에 비해서도 캐시 히트율의 감소에 의한 성능하락을 최소화 시키고, 동시에 압축에 대한 오버헤드를 줄여, 7.5%의 실행시간을 감소시킬 수 있음을 보였다. 또한 압축에 사용되는 CPU사용시간을 모두 압축 했을 때와 비교하여 28%감소시킬 수 있음을 보여주었다. The demand for large-scale storage systems has continued to grow due to the emergence of multimedia, social-network, and big-data services. In order to improve the response time and reduce the load of such large-scale storage systems, DRAM-based in-memory cache systems are becoming popular. However, the high cost of DRAM severely restricts their capacity. While the method of compressing cache entries has been proposed to deal with the capacity limitation issue, compression and decompression, which are technically difficult to parallelize, induce significant processing overhead and in turn retard the response time. A selective compression scheme is proposed in this paper for in-memory file system caches that rapidly estimates the compression ratio of incoming cache entries with their Shannon entropies and compresses cache entries with low compression ratio. In addition, a description is provided of the design and implementation of an in-kernel in-memory file system cache with the proposed selective compression scheme. The evaluation showed that the proposed scheme reduced the execution time of benchmarks by approximately 18% in comparison to the conventional non-compressing in-memory cache scheme. It also provided a cache hit ratio similar to the all-compressing counterpart and reduced 7.5% of the execution time by reducing the compression overhead. In addition, it was shown that the selective compression scheme can reduce the CPU time used for compression by 28% compared to the case of the all-compressing scheme.

Buffer Cache Management for Low Power Consumption

이민(Min Lee),서의성(Euiseong Seo),이준원(Joonwon Lee) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.5·6

컴퓨팅 환경이 무선과 휴대용 시스템으로 변화하면서, 전력효율이 점점 중요해지고 있다. 특히 내장형 시스템일 경우에 더욱 그러한데 이중 메모리에서 소모되는 전력이 전체 전력소모의 두 번째 큰 요소가 되고 있다. 메모리 시스템에서의 전력소모를 줄이기 위해서 SDRAM의 저전력 모드를 활용할 수 있다. RDRAM의 경우 냅모드(nap mode)는 액티브 모드(active mode)의 5%이하의 전력만을 소모한다. 하지만 하드웨어 컨트롤러는 운영체제가 협조하지 않으면 이 기능을 효율적으로 활용하지 못한다. 이 논문에서는 SDRAM의 액티브 유닛(active unit)의 수를 최소화하는 방법에 초점을 맞춘다. 운영체제는 참조되지 않는 메모리를 저전력 모드에 놓음으로써 최소한의 유닛들만을 액티브 모드에 놓은 상태로 프로그램이 수행될 수 있도록 피지컬(physical) 페이지들을 할당한다. 이것은 PAVM(Power Aware Virtual Memory) 연구의 일반화된 시스템 전반에 대한 연구라고 할 수 있다. 우리는 모든 피지컬 메모리를 고려하고 있으며, 특히 평균적으로 전체 메모리의 절반을 사용하는 버퍼 캐시를 고려하고 있다. 버퍼 캐시의 용량과 그 중요성 때문에 PAVM 방식은 버퍼 캐시를 고려하지 않고는 완전한 해법이 되지 못한다. 이 논문에서 우리는 메모리의 사용처를 분석하고 저전력 페이지 할당 정책을 제안한다. 특히 프로세스의 주소공간에 매핑(mapping)된 페이지들과 버퍼 캐시가 고려된다. 이 두 종류의 페이지들간의 상호작용과 그 관계를 분석하고 저전력을 위해 이러한 관계를 이용한다. As the computing environment moves to the wireless and handheld system, the power efficiency is getting more important. That is the case especially in the embedded hand-held system and the power consumed by the memory system takes the second largest portion in overall. To save energy consumed in the memory system we can utilize low power mode of SDRAM. In the case of RDRAM, nap mode consumes less than 5% of the power consumed in active or standby mode. However hardware controller itself can't use this facility efficiently unless the operating system cooperates. In this paper we focus on how to minimize the number of active units of SDRAM. The operating system allocates its physical pages so that only a few units of SDRAM need to be activated and the unnecessary SDRAM can be put into nap mode. This work can be considered as a generalized and system-wide version of PAVM (Power-Aware Virtual Memory) research. We take all the physical memory into account, especially buffer cache, which takes an half of total memory usage on average. Because of the portion of buffer cache and its importance, PAVM approach cannot be robust without taking the buffer cache into account. In this paper, we analyze the RAM usage and propose power-aware page allocation policy. Especially the pages mapped into the process' address space and the buffer cache pages are considered. The relationship and interactions of these two kinds of pages are analyzed and exploited for energy saving.

저전력 버퍼 캐시

이민(Min Lee),서의성(Euiseong Seo),이준원(Joonwon Lee) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1

컴퓨팅 환경이 무선과 휴대용 시스템으로 변화하면서, 전력효율이 점점 중요해지고 있다. 특히 내장형 시스템일 경우에 더욱 그러한데 이중 메모리에서 소모되는 전력이 전체 전력소모의 두 번째 큰 요소가 되고 있다. 메모리 시스템에서의 전력소모를 줄이기 위해서 DRAM의 저전력 모드인 냅모드(nap mode)를 활용할 수 있다. 냅모드는 액티브 모드(active mode)일 때의 28%의 전력만을 소모한다. 하지만 하드웨어 컨트롤러는 운영체제가 협조하지 않으면 이 기능을 효율적으로 활용하지 못한다. 이 논문에서는 DRAM의 액티브 유닛(active unit)의 수를 최소화하는 방법에 초점을 맞춘다. 운영체제는 참조되지 않는 메모리를 냅모드에 놓음으로써 최소한의 유닛들만을 액티브 모드에 놓아 프로그램이 수행될 수 있도록 피지컬(physical) 페이지들을 할당한다. 이것은 PAVM(Power Aware Virtual Memory) 연구의 일반화된 시스템 전반에 대한 연구라고 할 수 있다. 우리는 모든 피지컬 메모리를 고려하고 있으며, 특히 평균적으로 전체 메모리의 절반을 사용하는 버퍼 캐시를 고려하고 있다. 버퍼 캐시의 용량과 그 중요성 때문에 PAVM 방식은 버퍼 캐시를 고려하지 않고는 완전한 해법이 되지 못한다. 이 논문에서 우리는 메모리의 사용처를 분석하고 저전력 페이지 할당 정책을 제안한다. 특히 프로세스의 주소공간에 매핑(mapping)된 페이지들과 버퍼 캐시가 고려된다. 이 두 종류의 페이지들간의 상호작용과 그 관계를 분석하고 저전력을 위해 이러한 관계를 이용한다.

연산 오프로딩을 이용한 실시간 자막 번역 시스템

이한빈(Hanbin Lee),이재민(Jaemin Lee),서의성(Euiseong Seo) 한국정보과학회 2014 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2014 No.12

분산 학습 클러스터를 위한 노드 자원 사용 모니터링 및 탄력적 클러스터 스케일링 제어 통합 프레임워크

전영훈(Younghoon Jun),유준열(Junyeol Yu),서의성(Euiseong Seo) 한국정보과학회 2022 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.12

어플리케이션 호출 속도 향상을 위한 트랜스포머 모델 기반 안드로이드 LMK

오현지(Hyunji Oh),김종석(Jongseok Kim),서의성(Euiseong Seo) 한국정보과학회 2020 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.12

매니코어 운영체제 연구현황 및 계획

정성인,김태수,민창우,박성용,변석우,서의성,우균,이경우,이재욱,임성수,임은진,조희승,진현욱,Jung, Sungin,Kim, Taesoo,Min, Changwoo,Park, Sungyong,Byun, Sugwoo,Seo, Euiseong,Woo, Gyun,Lee, Kyoungwoo,Lee, Jaewook,Rim, Sung-Soo,Im, Eun-Jin,Jo, 한국전자통신연구원 2017 전자통신동향분석 Vol.32 No.6

The trend of manycore hardware has recently evolved more quickly than expected. However, an operating system, which is software used for managing computer resources, is still optimized for a multicore system. To handle this issue, we started a research project called 'Research on High Performance and Scalable Manycore Operating Systems' in 2014. This article briefly examines the technology trends of manycore hardware and operating systems, and introduces the research areas and outcomes during the first stage of the project(2014-2017). The core technologies improving the performance scalability of manycore systems are publicly available, and anyone can use the source code or apply the ideas of the core technique to other research activities. In addition, the research plans of the second stage of the project(2018-2021) are also included.