Virtual Machine Scheduler for the Scalable Multi-core SMP Systems

홍철호(Cheol-Ho Hong),유시환(SeeHwan Yoo),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1

Recently, virtual machine monitor (VMM) is widely used to gain server consolidation, system reliability and flexibility of applications. However, existing VMM does not fully support a scalable multi-core SMP system in which multiple multi-core packages are installed, since current VMM? implemented without understanding characteristics of the scalable multi-core systems. The characteristics of scalable multi-core system include topologies of last level caches and power management functionality of cores. In this paper, we propose a new credit based VM scheduler which exploits the characteristics of the scalable multi-core system for optimal performance. Firstly, we revise VCPU scheduling mechanism in order to reflect last level cache topologies. Secondly, we enhance fair scheduling algorithm to reward the credit of virtual CPUs executing on lower frequency cores. We are implementing a new VM scheduler in recent version of Xen VMM on a dual-package SMP system with each package having four cores. This study can provide a VM scheduler which targets best performance in scalable multi-core environment without degrading the fairness.

인텔 네할렘 프로세서에서 퍼포먼스카운터를 이용한 성능분석기법

홍철호(Cheol-Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1B

마이크로 프로세서의 퍼포먼스 카운터는 프로그램의 병목 현상을 분석할 수 있는 중요한 도구이다. 퍼포먼스 카운터를 사용하면 다양한 이벤트의 출현 빈도를 성능의 저하 없이 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 특히 퍼포먼스 카운터는 현재 널리 사용되고 있는 멀티코어 프로세서의 성능을 분석하는데 유효하다. 본 논문에서는 인텔 네할렘 프로세서의 확장된 퍼포먼스 카운터를 이용하여 멀티코어 프로세서의 성능을 분석하는 기법을 소개하고자 한다. 본 논문에서는 네할렘 아키텍쳐를 적용한 인텔 Xeon 시리즈 프로세서와 SPEC CPU 2006벤치마크를 이용하여 성능을 분석한다.

소프트 리얼타임 지원을 위한 가상 머신 스케줄러 연구

홍철호(Cheol-Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1A

가상 메모리 시스템의 일시적인 과부하 완화 기법

고영웅,이재용,홍철호,유혁,Go, Young-Woong,Lee, Jae-Yong,Hong, Cheol-Ho,Yu, Hyukc 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 A Vol.8 No.4

가상 메모리 시스템에서 프로세스가 현재 물리 메모리에 없는 페이지에 접근하게 되면 페이지 폴트가 발생하고, 이를 처리하기 위하여 예측할 수 없는 지연을 초래하는 페이지 폴트 핸들러가 동작하게 된다. 따라서 가상 메모리 시스템은 실시간 태스크의 제한 시간 실패율을 높여주는 요인이 될 수 있으므로 실시간 시스템에서 사용하기 어렵다. 뿐만 아니라, 새로운 태스크가 동적으로 유입되는 범용 운영체제 환경에서 가상 메모리 시스템은 태스크의 집중적인 페이지 폴트로 인하여 일시적인 과부하 상태에 빠질 수 있다. 본 논문에서는 집중적으로 발생하는 페이지 폴트에 의한 일시적인 과부하를 효율적으로 처리할 수 있는 RBPFH(Rate-Based Page Fault Handling) 알고리즘을 제시하고 있다 알고리즘의 특징은 현재 시스템의 자원을 모니터링하면서 페이지 폴트가 제한된 범위를 초과하지 않도록 분산시키는 방법을 사용하고 있으며, 페이지 폴트 처리 비율을 조정해줌으로써 동적으로 시스템의 부하가 변하는 상황을 고려하고 있다. RBPFH 알고리즘은 리눅스 운영체제에서 구현하였으며, 실험을 통하여 멀티미디어와 같은 연성 실시간 태스크를 지원하는데 있어서 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다. 실험 결과 RBPFH는 태스크의 제한 시간 실패율을 10%∼20% 감소시키고, 평균 지연 시간을 50%∼60% 감소시켜주었다. In virtual memory system, when a process attempts to access a page that is not resident in memory, the system generates and handles a page fault that causes unpredictable delay. So virtual memory system is not appropriate for the real-time system, because it can increase the deadline miss ratio of real-time task. In multimedia system, virtual memory system may degrade the QoS(quality of service) of multimedia application. Furthermore, in general-purpose operating system, whenever a new task is dynamically loaded, virtual memory system suffers from extensive page fault that cause transient overloading state. In this paper, we present efficient overloading control mechanism called RBPFH (Rate-Based Page Fault Handling). A significant feature of the RBPFH algorithm is page fault dispersion that keeps page fault ratio from exceeding available bound by monitoring current system resources. Furthermore, whenever the amount of available system resource is changed, the RBPFH algorithm dynamically adjusts the page fault handling rate. The RBPFH algorithm is implemented in the Linux operating system and its performance measured. The results demonstrate RBPFH\`s superior performance in supporting multimedia applications. Experiment result shows that RBPFH could achieve 10%∼20% reduction in deadline miss ratio and 50%∼60% reduction in average delay.

임베디드 시스템의 가상 머신 확장을 위한 메모리 압축의 필요성

이치영(Chiyoung Lee),홍철호(Cheol-Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B

임베디드 시스템 가상화는 PDA, 스마트 폰과 같은 장비에서 다양한 운영체제 및 응용프로그램이 동작하도록 컴퓨팅 자원에 대한 추상화를 제공한다. 반면 한정된 자원을 여러 가상 머신이 분할하여 사용함으로써 자원량의 제한이 더욱 심화된다. 특히, 메모리의 부족은 프로세스 실행에 반드시 필요한 자원으로 반드시 해결되어야 하는 문제이다. 본 논문은 메모리의 부족을 해결하기 위해 불필요한 메모리 공간에 대한 압축을 제안한다. 이는 가상화로 인한 메모리 분할과 프로세스의 메모리 상주 등의 이유로 인한 임베디드 시스템 가상화 환경에서의 메모리 부족을 해결할 수 있다. 본 논문은 이 메모리 압축 기법을 기술하고, 실제 가상화된 임베디드 시스템에서 경험한 메모리 부족 문제를 보인다. 이를 통해 메모리 절약 기법의 당위성을 증명하고, 향후 가상 머신 모니터에서의 메모리 압축 기법의 구현과 성능 평가의 기초를 다진다.

ARM TrustZone을 기반으로 한 루트킷 탐지 모니터

배희재(Hee Jae Bae),홍철호(Cheol Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2013 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2013 No.11

VIT: 게스트 운영체제의 실시간성 지원을 위한 타이머 하이퍼콜

박미리(Miri Park),홍철호(Cheol-ho Hong),유시환(See-hwan Yoo),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.37 No.1

가상화 환경에서는 여러 개의 게스트 운영체제가 자원을 공유하고 있는데 특히 CPU는 시간 분할 방식에 의해 분배 된다. 따라서 각 가상 머신은 모든 물리 시간을 점유하지 못하고, 이는 CPU를 점유하지 못한 시간에 동작해야 하는 태스크 실행이 보장되지 못하는 결과를 야기시킨다. 이와 같은 응답성의 저하는 기존의 서버 가상화에서 치명적인 문제가 되지 않으나 임베디드 시스템에서 동작하는 실시간 태스크 측면에서는 중요하게 다루어 져야 하는 요구사항이 된다. 본 논문에서 우리는 실시간성과 관련된 타이머를 가상 머신 모니터에 등록할 수 있는 하이퍼콜을 제안한다. 이 하이퍼콜을 통하여 등록된 타이머는 만료된 시점에 해당 가상 머신이 실행되게 한다. 따라서 실시간성을 요하는 태스크들이 의도된 시간에 실행 가능하게 하며 다른 가상 머신의 기아 현상을 완화시켜 준다. 이어지는 실험에서는 Xen-Arm에 이를 구현하여 게스트 운영체제인 리눅스에서의 실시간성을 평가한다. 특히 테스트 응용과 Mplayer의 응답성 및 초당 프레임 수를 측정하여 한 개의 게스트 운영체제만이 동작하는 환경에서와 비슷한 실시간성이 지원될 수 있음을 보인다. Guest operating systems running over the virtual machines share a variety of resources. Since CPU is allocated in a time division manner it consequently leads them to having the unknown physical time. It is not regarded as a serious problem in the server virtualization fields. However, it becomes critical in embedded systems because it prevents guest OS from executing real time tasks when it does not occupy CPU. In this paper we propose a hypercall to register a timer service to notify the timer request related real time. It enables hypervisor to schedule a virtual machine which has real time tasks to execute, and allows guest OS to take CPU on time to support real time. The following experiment shows its implementation on Xen-Arm and para-virtualized Linux. We also analyze the real time performance with response time of test application and frames per second of Mplayer.

반가상화 환경에서 I/O 성능향상을 위한 연구 동향 분석

이경운(Kyung-woon Lee),홍철호(Cheol-ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2013 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2013 No.11

Xen credit 스케줄러에서의 동적 가중치 할당을 위한 성능 측정 방식 제안

이태훈(Tae-hun Lee),홍철호(Cheol-Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B

Xen의 credit 스케줄러는 서버 환경에서 도메인들의 스케줄링을 위해 설계되었다. 서버 환경의 도메인들은 네트워크 및 disk I/O가 워크로드의 대부분을 차지하지만 클라이언트 환경에서는 CPU를 포함한 다양한 워크로드의 비중이 높은 도메인들이 존재한다. 따라서 정적으로 가중치를 할당하는 경우 이러한 클라이언트 환경의 도메인들을 효과적으로 스케줄링 하기 어렵기 때문에 본 논문에서는 가중치를 동적으로 할당하는 방법을 제안하고, 보다 정확한 가중치 할당을 위한 성능 측정 방법을 연구하고자 한다.

전신성 홍반성 루푸스 신염 활성도와 소변 Transforming Growth Factor-β Induced Gene-h3 (βig-h3)의 연관성

김일 ( Il Kim ),홍철호 ( Cheol Ho Hong ),조현석 ( Hyun Seok Cho ),유선진 ( Sun Jin You ),백창희 ( Chang Hee Paik ),이혜순 ( Hye Soon Lee ),엄완식 ( Wan Sik Uhm ),김태환 ( Tae Hwan Kim ),전재범 ( Jae Bum Jun ),유대현 ( Dae Hyun Yo 대한류마티스학회 2003 대한류마티스학회지 Vol.10 No.4

Background: TGF-β-induced gene-h3 (βig-h3) is a novel gene induced by active TGF-β and the association with other renal disease is reported. Lupus nephritis is characterized by excessive extracelluar matrix accumulation and the implication that TGF-β is increased in lupus nephritis is known. We measured the urinary βig-h3 in lupus nephritis and sought its association with the activity of lupus nephritis through renal biopsy. The objective of this study was to examine urinary βig-h3 excretion in lupus nephritis and the association with activity of lupus nephritis. Methods: Fifteen patients (median age 32.6±2.9 years, range 18∼64) who developed lupus nephritis underwent renal biopsy. At the time of biopsy, they showed significant proteinuria. Total urinary βig-h3 concentration was assayed by enzyme-linked immunoabsorbent assay and expressed as a ratio to urinary creatinine concentration. Results: There were correlations between urinary βig-h3 and the reduction of C3 (r=-0.566, p=0.028<0.05), the magnitude of proteinuria (r=0.531, p=0.042<0.05). The Activity Index, Chronicity Index in the renal biopsy, C4, anti-dsDNA Ab titer were not significantly correlated with urinary βig-h3 excretion, but the patients with high Activity Index had the increased level of urinary βig-h3. Five patients who had fibrinoid necrosis in renal biopsy showed higher level of urinary βig-h3 than the others (107.78±43.02 vs. 50.21±10.12 ng/ml, p=0.061) Conclusion: In this study, There is some correlation between urinary βig-h3 and the activity of lupus nephritis. Urinary βig-h3 may play a role in predicting the active lupus nephritis. A further study is needed in large population and in situ expression of βig-h3.