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멀티코어 시스템에서 공정성 향상을 위한 Virtual Runtime 기반 로드 밸런싱 메커니즘
허승주(Sungju Huh),유종훈(Jonghun Yoo),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2A
리눅스의 기본 스케줄러인 CFS는 리눅스의 보급과 더불어 기업용 서버와 클라우드 서버에서 널리 사용되고 있다. 그런데 시스템의 규모가 극도로 커짐에 따라 CFS에 의해 스케줄링된 태스크들은 종종 심각한 기아 현상을 겪는다고 알려져 있다. 이 논문은 CFS에 대한 심도 깊은 분석을 통해 이러한 문제의 원인이 멀티코어에서 공정성 보장의 실패에 있음을 규명한다. 그리고 이를 해결하기 위한 virtual runtime 기반의 로드 밸런싱 메커니즘을 제안한다. 제안된 메커니즘은 태스크들의 진행 속도를 균등하게 만들기 위해 주기적으로 태스크 이주를 수행한다. 우리는 제안된 메커니즘을 리눅스 커널 상에 구현하고 일련의 실험을 수행하였다. 그 결과 기존의 CFS로 스케줄링된 태스크들의 virtual runtime 차이는 선형적으로 증가하는데 반해 제안된 기법은 virtual runtime의 차이를 상수로 바운드할 수 있음을 보였다.
멀티코어 시스템에서공정성 보장을 위한 가상런타임 기반 로드 밸런싱 알고리즘
허승주(Sungju Huh),유종훈(Jonghun Yoo),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.4
리눅스의 기본 스케줄러인 CFS는 클라우드 서버와 같은 대규모 시스템에서 널리 사용되고 있지만, 이는 시스템의 규모가 극도로 커짐에 따라 시스템이 요구하는 수준의 공정성을 보장하지 못한다. 이 논문은 CFS에 대한 심도 깊은 분석을 통해 공정성 보장의 실패의 원인을 규명하고, 이를 해결하기 위한 virtual runtime 기반의 로드 밸런싱 알고리즘을 제안한다. 이는 태스크들의 virtual runtime 차이를 바운드시키기 위해 주기적으로 태스크 이주를 수행한다. 이를 위해 알고리즘은 인접한 두 CPU의 load 차이가 최대 가중치 차이 이하가 되도록 바운드 하고, virtual runtime이 큰 태스크들을 load가 큰 CPU에서 수행되게 보장한다. 우리는 제안된 알고리즘을 리눅스 커널 2.6.38.8 상에 구현하고 일련의 실험을 수행하였다. 그 결과 기존 CFS의 경우 virtual runtime 차이는 선형적으로 증가하는데 반해 제안된 기법은 50.53 단위 시간으로 virtual runtime 차이를 바운드시킬 수 있으며 고작 0.14%의 런타임 오버헤드를 야기시킴을 보였다. While the primary task scheduler of Linux, CFS, is widely adopted for the large-scale cloud system,it cannot provide a desired level of fairness when a system scales up to an extreme degree. This paper formally analyzes the behavior of CFS to precisely characterize the reason why it fails to achieve the fairness in multicore systems. Based on the analysis, we present a virtual runtime-based load balancing algorithm which directly bounds the maximum virtual runtime difference among tasks by periodically migrating tasks. In doing so, it bounds the load difference between two adjacent cores by the largest weight in the task set and makes the core with larger virtual runtimes receive a larger load and thus runs more slowly. We have implemented the algorithm into Linux kernel 2.6.38.8. Experimental results show that the maximal virtual runtime difference is 50.53time units while incurring only 0.14% of run-time overhead comparing to CFS.
연쇄적 우선순위 상승 기법에 의한 안드로이드 스마트폰의 사용자 반응성 향상
이중현(Joonghyun Lee),허승주(Sungju Huh),홍성수(Seongsoo Hong) 한국컴퓨터정보학회 2013 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.21 No.1
본 논문에서는 안드로이드의 고질적인 문제점인 사용자 반응성 문제 해결을 위한 연구를 소개한다. 특히 여러 응용들이 동시에 수행되는 경우 대화형 응용이 다른 응용들에 밀려 원하는 만큼 CPU를 얻지 못하는 상황에서 발생하는 반응지연 문제에 초점을 맞추고 이를 극복하기 위한 연쇄적 우선순위 상승 기법을 제시한다. 이 기법은 대화형 웅용뿐만 아니라 기존 연구에서 고려하지 않은 터치 관련 이벤트 처리 스레드들과 대화형 응용의 자식 스레드들의 우선순위를 연쇄적으로 상향시킴으로써 터치에 대한 응답시간을 줄인다. 본 논문에서는 제안한 기법을 상용 스마트폰에 적용하여 유용성을 검증하였다. 실험 결과에 따르면 기존 안드로이드에 제안한 기법을 적용한 경우 평균반응시간이 기존의 31.91%로 감소하였다.
안드로이드 기반 스마트폰의 사용자 응답성 향상을 위한 프레임워크 지원 우선순위 부스트 기법과 로드 밸런싱 기법
손용석(Yongseok Son),허승주(Sungju Huh),유종훈(Jonghun Yoo),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2012 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.39 No.6
최근 안드로이드 플랫폼을 탑재한 스마트폰이 널리 보급되면서 안드로이드 플랫폼에 대한 관심은 더욱 커지고 있다. 하지만 안드로이드 스마트폰은 종종 양질의 사용자 응답성을 제공하지 못하는 것으로 알려져 있다. 이는 안드로이드 상에서 대화형 태스크가 다른 태스크와 구별되지 않고 동일한 우선순위로 스케줄링 되기 때문에 사용자 입력을 처리하는 동안 여러 번의 선점을 당해 긴 응답시간을 초래할수 있기 때문이다. 이 논문은 안드로이드 스마트폰의 사용자 응답성 향상을 위해 프레임워크 지원 우선순위 부스트 기법과 로드 밸런싱 기법을 제시한다. 프레임워크 지원 우선순위기법은 프레임워크 레벨에서 대화형 태스크를 식별하고 이를 커널에게 전달하며, 커널 레벨에서는 식별된 태스크의 우선순위를 선별적으로 부스트 시킴으로써 사용자 입력을 처리할 만큼 충분한 시간을 보장해 준다. 로드 밸런싱 기법은 부스트 된 태스크를 여전히 방해하는 태스크들을 다른 실행 큐로 이주시킴으로써, 대화형 태스크의 응답시간을 최소화 한다. 실험 결과 대화형 태스크의 응답시간이 우선순위 부스트 기법을 통해서는 기존 시스템보다 최대 22% 단축됨을 보였고 로드 밸런싱 기법을 통해서는 최대 43.31% 단축됨을 보여 제안된 기법의 효용성을 입증하였다. Smartphones on Android platform recently have been come into wide use. However, it is often reported that Android smartphones cannot provide enough interactivity because Android cannot distinguish interactive tasks and non-interactive tasks and they are scheduled with the same priority and preempted. Thus, it occurs poor response time. This paper proposes a framework assisted priority boosting and load balancing for improving interactivity of Android smartphones. The framework assisted priority boosting technique distinguishes the interactive task in the framework level and send the task ID to the kernel. The kernel ensures enough time to process user input by boosting the priority of distinguished task. The load balancing technique minimizes response time of boosted task by migrating tasks disturbing boosted task to other run-queue. The experiment results demonstrate the priority boosting technique reduces response time up to 22% and the load balancing technique along with priority boosting reduces response time up to 43.31% compared to the previous techniques.
김정호(Jeongho Kim),허승주(Sungju Huh),홍성수(Seongsoo Hong) 한국컴퓨터정보학회 2013 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.21 No.1
안드로이드 스마트폰 사용자에게 응답성은 중요한 성능 이슈이다. 스마트폰 응용 구동 시 응답성에 큰 영향을 미치는 것은 수많은 페이지 부재 처리기의 수행 시간이다. 선사상 기법은 페이지 부재 발생을 효과적으로 줄일 수 있는 기법이지만, 선사상할 페이지를 예측하기 어렵기 때문에 기존 안드로이드 스마트폰에서는 요구 사상 기법이 사용되고 있다. 본 논문은 응답성 향상을 위해 커널이 안드로이드 런타임과 라이브러리의 도움을 받아 선사상할 페이지를 예측하는 선사상 기법을 제안한다. 실험 결과 제안된 기법은 기존 시스템에 비해 웹 브라우저 응용의 응답 시간을 최대 3.25% 단축할 수 있었다.
응용 문맥 기반 패킷 피기배킹을 통한 스마트폰 모뎀 전력 소모 절감 기법
박대동(Daedong Park),노순현(Soonhyun Noh),허승주(Sungju Huh),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2013 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.40 No.6
스마트폰에서 주기적인 소량의 패킷 전송은 그 데이터양에 비해 많은 양의 전력을 Tail 시간 동안 낭비한다. 이 문제를 해결하기 위한 대표적인 기법이 패킷 피기배킹이다. 하지만 이 기법을 사용하는 기존 연구들은 주로 IP 계층의 정보만을 이용하기 때문에 실제 스마트폰 환경에서는 전력 절감 효과를 거두기 어렵다. 본 논문에서는 응용의 문맥 정보를 사용하여 피기배킹을 수행하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 응용이 모뎀을 사용하는 문맥을 검출하여 주기적인 모뎀 사용 패턴을 찾고, 이를 비주기적인 모뎀 사용에 피기배킹하여 Tail 시간이 발생하는 횟수를 줄임으로써 모뎀 전력 소모를 줄인다. 우리는 제안하는 기법을 안드로이드 ICS(Ice Cream Sandwich)가 탑재된 Galaxy S2 스마트폰에 구현하였다. 실험 결과, 제안된 기법을 통해 약 14%의 모뎀 전력 소모 절감 효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다. A significant amount of power is wasted by periodic small-sized packet transmissions during the tail time of a smartphone. Packet piggybacking mechanism is introduced to solve the problem. Unfortunately, the existing solutions based on this mechanism cannot effectively achieve power saving since it only uses IP-layer context. In this paper, we propose an application contextbased packet piggybacking mechanism to handle this problem. Our solution detects periodic packet transmission patterns with network usage context of applications, and it delays the transmission of periodic packets to piggyback them on aperiodic packet transmissions. As a result of packet piggybacking, the total tail time is reduced. We have implemented our solution on a Galaxy S2 with Android ICS (Ice Cream Sandwich). The experimental results show that our solution reduces up to 14% of the modem power consumption.
멀티 스케일 다중 전개형 협업 로봇을 위한 요소 기술 개발
주종남(Chong Nam Chu),김한(Haan Kim),김정률(Jeongryul Kim),송성혁(Sung-Hyuk Song),고제성(Je-Sung Koh),허승주(Sungju Huh),하창수(ChangSu Ha),김종원(Jong Won Kim),안성훈(Sung-Hoon Ahn),조규진(Kyu-Jin Cho),홍성수(Seong Soo Hong),이동준(Do Korean Society for Precision Engineering 2013 한국정밀공학회지 Vol.30 No.1