상세 자원 이용률에 기반한 병렬 가속기용 스레드 블록 스케줄링

반효경,조경운,Bahn, Hyokyung,Cho, Kyungwoon 한국인터넷방송통신학회 2022 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.22 No.5

With the recent widespread adoption of general-purpose GPUs (GPGPUs) in cloud systems, maximizing the resource utilization through multitasking in GPGPU has become an important issue. In this article, we show that resource allocation based on the workload classification of computing-bound and memory-bound is not sufficient with respect to resource utilization, and present a new thread block scheduling policy for GPGPU that makes use of fine-grained resource utilizations of each workload. Unlike previous approaches, the proposed policy reduces scheduling overhead by separating profiling and scheduling, and maximizes resource utilizations by co-locating workloads with different bottleneck resources. Through simulations under various virtual machine scenarios, we show that the proposed policy improves the GPGPU throughput by 130.6% on average and up to 161.4%.

모바일 기기의 실시간 작업 지원을 위한 종단간 자원 관리 기술

반효경,Bahn, Hyokyung 한국인터넷방송통신학회 2022 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.22 No.5

최근 모바일 기기의 성능이 급격히 향상되고 다양한 앱이 등장하면서 대화형 작업뿐 아니라 실시간 작업을 동반하는 앱이 늘고 있다. 한편, 실시간 작업은 데드라인 제약 조건이 있어 종래의 시분할 시스템이 추구하던 자원 관리 정책으로는 실시간 제약 조건을 만족하는 데에 한계가 있다. 본 논문에서는 모바일 기기에서 대화형 작업과 실시간 작업이 동시에 실행될 때 CPU, 메모리, 스토리지로 이어지는 종단간 자원 관리를 어떻게 함으로써 실시간 작업의 제약 조건을 만족하면서 자원의 효율적인 관리가 가능한지에 대해 알아본다. 본 논문에서는 복잡한 자원관리 정책의 제안보다 각 자원들이 실시간 작업의 조건을 만족하기 위해 필요한 기본 개념에 대해 살펴보는 데에 초점을 맞춘다. CPU의 경우 실시간 작업을 위한 전담코어 할당, 메모리의 경우 워킹셋의 일정 비율을 보장하는 방식, 스토리지의 경우 고속 스토리지를 사용하고 문맥교환을 생략하는 방식 등 기본적인 지원 방안을 알아보고 이를 어떻게 효율화할 수 있는지에 대해 알아본다.

분산 이질형 객체 환경에서 캐슁 알고리즘의 설계 및 성능 분석

반효경(Hyokyung Bahn),노삼혁(Sam H. Noh),민상렬(Sang Lyul Min),고건(Kern Koh) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.6

캐슁 기법은 저장 장치 계층 간의 속도차를 완충시키기 위해 캐쉬 메모리, 페이징 기법, 버퍼링 기법 등으로 널리 연구되어 왔다. 하지만, 최근 웹을 비롯한 다양한 광역 분산 환경의 보편화에 따라 단일 시스템 내의 저장 장치 간에 이루어지는 캐슁 기법 뿐 아니라 타 노드의 객체를 캐슁하는 기법의 중요성이 커지고 있다. 광역 분산 환경에서의 캐슁 기법은 객체의 캐슁에 드는 비용과 캐슁으로 인한 이득이 객체의 근원지 노드의 위치에 따라 이질적이기 때문에 비용 차이를 고려한 캐쉬 교체 알고리즘이 필요하다. 한편, 캐쉬 교체 알고리즘은 온라인 알고리즘으로서 매 시점 교체 대상이 되는 객체를 즉시 선택해야 하기 때문에 알고리즘의 시간 복잡도가 지나치게 높지 않아야 한다. 그러나, 광역 분산 환경에서의 교체 알고리즘에 대한 지금까지의 연구는 객체들의 이질성을 고려하는 문제와 캐쉬 운영의 시간 복잡도 측면 모두에서 만족스러운 결과를 보이지는 못하고 있다. 본 논문은 이러한 점을 극복하여 우수한 성능을 나타내면서 효율적인 구현이 가능한 새로운 교체 알고리즘을 설계하고, 그 우수성을 트레이스 기반 모의 실험을 통해 보여 준다. Caching mechanisms have been studied extensively to buffer the speed gap of hierarchical storages in the context of cache memory, paging system, and buffer management system. As the wide-area distributed environments such as the WWW extend broadly, caching of remote objects becomes more and more important. In the wide-area distributed environments, the cost and the benefit of caching an object is not uniform due to the location of the object; which should be considered in the cache replacement algorithms. For online operation, the time complexity of the replacement algorithm should not be excessive. To date, most replacement algorithms for the wide-area distributed environments do not meet both the non-uniformity of objects and the time complexity constraint. This paper proposes a replacement algorithm which considers the non-uniformity of objects properly; it also allows for an efficient implementation. Trace-driven simulations show that proposed algorithm outperforms existing replacement algorithms.

유전 알고리즘을 이용한 웹 프락시 캐시의 교체 정책 설계

반효경(Hyokyung Bahn),조경운(Kyoungwoon Cho),고건(Kern Koh),문병로(Byungro Moon) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.6

WWW의 사용량이 대단히 빠르게 늘어남에 따라 웹 프락시 서버의 캐싱 기능은 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 웹 프락시 캐시의 교체 정책을 웹 요구의 특성과 프락시 서버환경 자체를 고려하여 주어진 환경에 맞는 교체 정책이 되도록 유전 알고리즘을 사용하여 설계하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 대부분의 기존 연구에서처럼 특정한 교체 정책 자체를 제시하는 것이 아니라, 주어진 프락시 환경에 적합한 교체 정책을 동적으로 설계할 수 있는 방법을 제시한다는 점에서 기존의 연구보다 일반성이 높다. As the demand for WWW increases rapidly, the importance of caching at proxy servers also increases day by day. In this paper, we design WWW proxy cache replacement policies which consider the characteristics of Web requests and the environment of proxy servers using genetic algorithms. Unlike most of previous works that show their fixed replacement policies, this approach provides a general framework for the design of appropriate replacement policies for dynamic proxy environments.

스마트 빌딩을 위한 센서 기반의 효율적인 엘리베이터 스케줄링

반효경(Hyokyung Bahn) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.10

현대의 스마트 빌딩은 온도, 습도, 소리, 빛, 이동 등 다양한 물리적 정보를 감지해낼 수 있는 센서가 설치돼 있어 인간의 행동을 감지하고 추적하여 의료, 보안, 에너지 절약 등 각종 편의 시설에의 활용이 가능이다. 본 논문은 스마트 빌딩의 센서 기술을 이용하는 효율적인 엘리베이터 스케줄링 시스템을 제안한다. 스케줄링에 사용되는 센서로는 RFID, 비디오 센서, 바닥 센서 등으로 이들 센서는 엘리베이터 사용자의 도착 여부를 엘리베이터 호출 버튼을 누르기 전에 미리 감지하는 역할을 한다. 감지된 정보는 빌딩 네트워크를 통해 엘리베이터 스케줄링 시스템으로 전달되며, 제안하는 스케줄링 시스템은 이러한 정보를 통해 엘리베이터 사용자들을 위한 예약 호출을 생성하여 엘리베이터의 이동 방향과 이동 시간을 효율적으로 제어한다. 제안하는 엘리베이터 스케줄링 시스템의 성능을 평가하기 위해 다양한 워크로드 환경에서 모의 실험을 수행하였다. 그 결과 제안하는 스케줄링 시스템이 전통적인 엘리베이터 시스템보다 평균 대기 시간, 최악 대기 시간, 에너지 소모량 등에서 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다. In a modern smart building, sensors can detect various physical conditions, such as temperature, humidity, sound, motion, and light, which can be used in medical services and security, and for energy savings. This paper presents an efficient elevator scheduling system that utilizes smart sensor technologies with radio-frequency identification, video, and floor sensors to detect the arrival of elevator users in advance. The detected information is then delivered to the elevator scheduling system via building networks. By using this information, the proposed system makes a reservation call for efficient control of the elevator"s direction and time. Experiments under a spectrum of traffic conditions show that the proposed system performs better than a legacy system with respect to average wait time, maximum wait time, and energy consumption.

CDN 서비스를 위한 웹 캐슁 기법

반효경(Hyokyung Bahn) 한국정보과학회 2002 정보과학회지 Vol.20 No.9

모바일 멀티태스킹 환경에서 실시간 프로세스의 데드라인을 보장하는 선택적 문맥교환 기법

김영선,반효경(Hyokyung Bahn),이은지(Eunji Lee) 한국정보과학회 2012 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.39 No.2A

모바일 앱의 메모리 쓰기 참조 패턴 분석

이소윤,반효경,Lee, Soyoon,Bahn, Hyokyung 한국인터넷방송통신학회 2021 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.21 No.6

최근 모바일 앱의 수가 급증하면서 스마트폰의 메모리 크기 또한 크게 증가하고 있다. 메모리 매체인 DRAM은 모든 셀이 지속적인 전원재공급 연산을 수행해야 내용이 유지되는 휘발성 매체로 메모리 크기 증가 시 전력 소모도 그에 비례해 늘어난다. 최근 스마트폰의 메모리로 DRAM이 아닌 저전력의 비휘발성 메모리를 사용하여 배터리 소모를 줄이고자 하는 시도가 늘고 있다. 그러나, 비휘발성 메모리는 쓰기 연산에 취약성을 가지고 있어 이를 해결하기 위한 분석이 필요하다. 본 논문은 모바일 앱의 메모리 쓰기 참조 트레이스를 추출하고 그 특성을 다양한 각도에서 분석하였다. 본 논문의 연구 결과는 비휘발성 메모리가 메인 메모리로 채택되는 미래의 스마트폰 시스템에서 쓰기 효율성을 가진 메모리 관리 기법 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Recently, as the number of mobile apps rapidly increases, the memory size of smartphones keeps increasing. Smartphone memory consists of DRAM and as it is a volatile medium, continuous refresh operations for all cells should be performed to maintain the contents. Thus, the power consumption of memory increases in proportion to the DRAM size of the system. There are attempts to configure the memory system with low-power non-volatile memory instead of DRAM to reduce the power consumption of smartphones. However, non-volatile memory has weaknesses in write operations, so analysis of write behaviors is a prerequisite to realize this in practical systems. In this paper, we extract memory reference traces of mobile apps and analyze their characteristics specially focusing on write operations. The results of this paper will be helpful in the design of memory management systems consisting of non-volatile memory in future smartphones.

NAND형 플래시메모리를 위한 플래시 압축 계층의 설계 및 성능평가

임근수(Keun Soo Yim),반효경(Hyokyung Bahn),고건(Kern Koh) 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.32 No.3·4

최근 휴대용 정보기기의 사용이 급증함에 따라 NAND형 플래시메모리를 시스템의 보조기억장치로 사용하는 사례가 급증하고 있다. 하지만, 전통적인 보조기억장치인 하드디스크에 비해 NAND형 플래시메모리는 단위 공간당 비용이 수십배 가량 높아 저장 공간의 효율적인 관리가 필요하다. 저장 공간을 효율적으로 사용하게 하는 대표적인 방법으로 데이타 압축 기법이 있다. 하지만, NAND형 플래시메모리에서는 압축 기법의 적용이 쉽지 않다. 이는 NAND형 플래시메모리가 페이지 단위 입출력만을 지원하여 압축 데이타가 플래시 페이지보다 작은 경우 내부 단편화 현상을 발생시켜 압축의 이득을 심각하게 감쇄시키기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 작은 크기의 압축 데이타를 쓰기 버퍼를 통해 그룹화한 후 하나의 플래시 페이지에 저장하는 플래시 압축 계층을 설계하고 성능을 평가한다. 성능평가 결과 제안하는 플래시 압축 계층은 플래시메모리의 저장 공간을 40% 이상 확장하며 쓰기 대역폭을 크게 개선함을 확인할 수 있었다. NAND-type flash memory is becoming increasingly popular as a large data storage for mobile computing devices. Since flash memory is an order of magnitude more expensive than magnetic disks, data compression can be effectively used in managing flash memory based storage systems. However, compressed data management in NAND-type flash memory is challenging because it supports only page-based I/Os. For example, when the size of compressed data is smaller than the page size, internal fragmentation occurs and this degrades the effectiveness of compression seriously. In this paper, we present an efficient flash compression layer (FCL) for NAND-type flash memory which stores several small compressed pages into one physical page by using a write buffer. Based on prototype implementation and simulation studies, we show that the proposed scheme offers the storage of flash memory more than 140% of its original size and expands the write bandwidth significantly.

비휘발성 램 기반 SQLite 저널링을 통한 스마트폰 스토리지의 성능 개선

김도희(Dohee Kim),반효경(Hyokyung Bahn) 한국정보과학회 2013 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.19 No.5

스마트폰 성능과 관련한 최근의 연구결과에 따르면 스마트폰 성능의 병목점이 프로세서 혹은 무선 네트워크가 아닌 스토리지 시스템인 것으로 밝혀졌다. 특히, 안드로이드 애플리케이션 등에서 폭넓게 사용되고 있는 SQLite 데이터베이스가 스마트폰 스토리지 성능 저하의 주요 요인으로 분석되었다. 본 논문에서는 SQLite의 저널링 방식이 스마트폰 스토리지 성능저하에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 이를 해결하기 위해 비휘발성 램인 PCM(phasechange memory)을 사용하여 저널링을 수행하는 새로운 기법을 제안한다. 해당 기법은 SQLite가 발생시키는 스토리지 입출력의 상당 부분을 PCM이 흡수하여 스마트폰 성능 저하를 막는 동시에 기존 SQLite와 동일한 수준의 신뢰성을 제공한다. 제안한 기법의 프로토타입을 안드로이드 4.0.4 ICS Odroid A4 보드에 구현하여 RL Benchmark, AndroBench 등 다양한 스마트폰 벤치마크로 실측한 결과 기존 SQLite 대비 5%-287%의 성능이 향상되었고 실제 안드로이드 애플리케이션들을 수행한 성능평가에서도 기존 SQLite 대비 23%-26% 성능향상을 나타내었다. According to recent studies on the smartphone performance analysis, the performance bottleneck of a smartphone is storage systems rather than wireless network or processors. The key reason behind this undesirable results is SQLite, which is a lightweight database library used by various applications in the smartphone. In this paper, we analyze the overhead of SQLite journaling on the performance of smartphones and propose a novel storage architecture that eliminates this overhead by using non-volatile memory like PCM. Based on the underlying architecture, we propose a new journaling scheme that addresses not only the storage performance on smartphone but also provides an equivalent reliability compared to the conventional journaling performed by original SQLite. We implement the prototype at Android 4.0.4 ICS Odroid A4 and measure the performance with two famous smart device benchmarks, AndroBench and RL benchmarks. Measurement results show that the proposed journaling scheme improves the performance by 5-278% compared to conventional journaling. We also measure the execution time when real Android applications are executed. The performance improvement of the proposed journaling against original SQLite is in the range of 23-69%.