클라우드 컴퓨팅을 위한 예약 기반 가상 자원 관리 기법

강동기 ( Dong-ki Kang ),김성환 ( Seong-hwan Kim ),윤찬현 ( Chan-hyun Youn ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.1

클라우드 컴퓨팅 환경에서, 모든 IT 자원은 가상화된 자원(Virtualized Resource)의 형태로 클라우드 서비스 사용자에게 제공되고 사용자는 자신이 점유한 시간만큼만 자원 사용 비용을 클라우드 서비스 제공자에게 지불하면 된다. 서비스 제공자는 서비스 사용자가 처리하고자 하는 어플리케이션의 특성을 고려하여 온디맨드(On-demand) 및 예약형(Reserved) 가상 자원 가격 정책을 제공한다. 따라서 서비스 사용자는 서비스 제공자의 제안 가격 정책을 기반으로 어플리케이션의 처리 예상 시간 및 지불 비용을 고려하여 효율적인 자원 요청 계획을 수립해야 한다. 본 논문에서는 클라우드 브로커링 시스템 (Cloud Brokering System)을 통해 자원 할당 정책을 수행하여 연동된 다중 사용자에게 비용 효율적인 자원을 제공하는 구조 및 프로세스를 소개한다.

저전력 대기를 사용하는 OBS 망에서 에너지 절감을 위한 상태 천이 결정 알고리즘

강동기(Dong-Ki Kang),양원혁(Won-Hyuk Yang),이기범(Ki-Beom Lee),김영천(Young-Chon Kim) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.5

광 버스트 스위칭 네트워크에서의 에너지 절감을 위한 상태천이결정 분석 모델

강동기 ( Dong-ki Kang ),윤찬현 ( Chan-hyun Youn ),김영천 ( Young-chon Kim ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.1

최근에 녹색 IT 의 일환으로 IT 장비에서 소비하는 에너지 크기를 감소시킴으로써 발생하는 탄소 발생률을 줄이고, 장비 운용 비용을 낮추는 연구가 각광을 받고 있다. 그에 따라 본 논문에서는 차세대 통신망의 강력한 후보로 예상되는 광 버스트 스위칭 망에서 에너지 절감 기법 중 하나인 저 전력대기 방식을 사용할 때 발생하는 에너지 소비량에 대한 수식 모델을 제안한다. 제안된 수식 모델에서는 입력되는 트래픽 패턴을 고려하여 가져갈 수 있는 상태천이확률을 구하고 이에 따른 에너지 소비량을 예측해 볼 수 있다.

병렬 및 분산 컴퓨팅 : 가격 효율적인 클라우드 가상 자원 중개 기법에 대한 연구

강동기 ( Dong Ki Kang ),김성환 ( Seong Hwan Kim ),윤찬현 ( Chan Hyun Youn ) 한국정보처리학회 2014 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.3 No.7

클라우드 컴퓨팅 환경에서, 클라우드 서비스 사용자는 클라우드 자원 제공자로부터 가상화된 컴퓨팅 자원을 사용할 시간만큼 구매하여 할당받는다. 일반적으로 아마존, 고그리드 및 마이크로소프트와 같은 대형 클라우드 자원 제공자들은 자원 과금 정책을 온디맨드와 예약형 기반 가상 자원의 두 가지로 구분하여 제공한다. 예약형 기반 가상 자원은 상대적으로 장기간 할당을 가지므로 단위 시간당 자원 사용 비용이 온디맨드 가상 자원과 비교하여 더 저렴하다. 이러한 과금 정책 특성을 기반으로 클라우드 서비스 사용자의 서비스 요구 사항을 고려하여 적절한 자원 할당을 수행함으로써 클라우드 서비스 제공자는 자원 할당 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 이를 위해서, 기존의 가상 자원 할당 기법들은 서비스 사용자의 요구사항 특성을 미리 예측하여 최적의 자원을 할당하는 방법들을 제안하였다. 그러나 실세계에서는 다양한 클라우드 서비스 사용자가 존재하고 서비스 요구사항이 동적으로 변하기 때문에 정확한 예측을 하기 어려우며, 최적화된 할당을 위한 연산 시간이 추가 오버헤드가 되어 자원 관리 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 적응적 자원 할당 기법을 제안하여 요구사항 예측 및 최적화 기법을 수행하지 않으면서도 서비스 요구사항에 효과적으로 대응하여 자원을 제공할 수 있도록 한다. 실험 결과를 통해 제안된 기법이 자원 사용 비용을 크게 절감하면서도 클라우드 서비스 사용자의 QoS를 만족함을 보인다. In the cloud computing environment, cloud service users purchase and use the virtualized resources from cloud resource providers on a pay as you go manner. Typically, there are two billing plans for computing resource allocation adopted by large cloud resource providers such as Amazon, Gogrid, and Microsoft, on-demand and reserved plans. Reserved Virtual Machine(VM) instance is provided to users based on the lengthy allocation with the cheaper price than the one of on-demand VM instance which is based on shortly allocation. With the proper mixture allocation of reserved and on-demand VM corresponding to users`` requests, cloud service providers are able to reduce the resource allocation cost. To do this, prior researches about VM allocation scheme have been focused on the optimization approach with the users`` request prediction techniques. However, it is difficult to predict the expected demands exactly because there are various cloudservice users and the their request patterns are heavily fluctuated in reality. Moreover, the previous optimization processing techniques might require unacceptable huge time so it is hard to apply them to the current cloud computing system. In this paper, we propose the cloud brokering system with the adaptive VM allocation schemes called A3R(Adaptive 3 Resource allocation schemes) that do not need any optimization processes and kinds of prediction techniques. By using A3R, the VM instances are allocated to users in response to their service demands adaptively. We demonstrate that our proposed schemes are able to reduce the resource use cost significantly while maintaining the acceptable Quality of Service(QoS) of cloud service users through the evaluation results.

Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 Auto Exposure와 Manual Exposure의 선량비교

강동기(Dong ki Kang),이병욱(Byung Wook Lee),금현수(Hyun Soo Keum),장기철(Ki Cheol Jang),최진(Jin Choi) 대한전산화단층기술학회 2013 대한CT영상기술학회지 Vol.15 No.1

목적 Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 장비에 설정된 Auto Exposure와 사용자가 설정한 Manual Exposure방식의 피폭선량을 비교하여 관상동맥 CT 혈관조영술의 피폭선량을 줄이는데 그 목적이 있다. Auto Exposure로 검사할 시 Heart Rate(HR)가 높으면 scan을 2~3회 정도하기 때문에 피폭선량이 증가하게 되는데 HR가 높아도 Manual Exposure를 이용하여 1회 scan할 경우와 비교하여 검사의 실패율과 피폭선량의 차이를 알아보고자 한다. 대상 및 방법 2012년 1월 2일부터 2012년 2월29일까지 종합검진과 외래환자 중 성인 100명을 대상으로 Auto Exposure 50명, Manual Exposure 50명을 실험하였으며, 성별분포는 남자 59명, 여자 41명이었고 평균 나이는 55.3±10.6세였다. 장비는 Aquilion ONE Cardiac Volume Scan 640MS(Toshiba, Japan)을 사용하였고 검사에 적용한 기준은 관상동맥 CT 혈관조영술검사 전 심장박동을 Triggering하여 HR가 65 bpm 이하는 실험대상에서 제외하였다. 영상 재구성은 R-R간격 30~80% 구간 중 수축기말(End Systolic)과 확장기말(End Diastolic)을기준으로 영상을 재구성하여 화질을 평가하였다. Auto Exposure방식일 때는 HR에 따라 2beat, 3beat scan방식을 사용하였고 Manual Exposure방식 일 때는 1beat scan방식만을 사용하여 검사 후 영상 재구성과 피폭선량을 조사하였다. 피폭선량은 검사 후에 제시되는 선량보고서 자료를 사용하였으며 통계처리는 PASW Statistics(SPSS) Ver. 18.0을 이용하여 분석하였다. 결과 검사실패율은 총 100건 중 5건(5%)이었으며 각각 Auto Exposure 50명 중 2명(4%), Manual Exposure 50명 중 3명(6%)이었다. 두 집단간의 검사실패율에 대하여 독립표본 t-검정분석 결과 유의확률이 0.65(p 〉0.05)로 두 집단간의 검사 실패율은 차이가 없었다. Auto Exposure와 Manual Exposure의 피폭선량 DLP값을 분석한 결과 Auto Exposure에서는 413.5±259.4 mGy·cm, Manual Exposure에서는 97.9±66.1 mGy·cm로 두집단간의 피폭선량에 대하여 독립표본 t-검정 결과 유의확률이 0.000(p〈 0.05)으로 두 집단간의 피폭선량은유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 두 가지 방법을 비교했을 때 Manual Exposure방식이 Auto Exposure방식 보다 피폭선량이 76.4% 감소하는 것으로 분석되었다. 결론 Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 장비에 설정된 Auto Exposure방식과 사용자가 지정하여 Manual Exposure하는 방식 간에 검사 실패율은 차이가 없었다. Auto Exposure와 Manual Exposure방식으로 실험대상을 검사하여 얻은 영상을 영상의학과 전문의에게 의뢰하여 화질을 평가한 결과 차이가 없었다. 관상동맥 CT 혈관조영술검사 시 장비에 설정된 Auto Exposure방식을 사용하면 HR가 65 bpm 이상이면 2beat scan을 하고 HR가 85 이상일 때는 3beat로 Scan을 하는데, HR와 상관없이 사용자가 지정하여 Manual Exposure로 1beat scan을 해도 검사실패율의 차이 없이 피폭선량을 76.4% 감소시킬 수 있었다. HR가 70 bpm 이상일 때는 Systolic 구간에서 영상을 재구성해야 하므로 Diastolic 구간보다 화질이 떨어지고 Cardiac Modulation 기능을 사용하기 때문에 BMI지수가 31 이상일 때는 화질이 현저히 저하된다. 따라서 BMI지수가 31 이상일 때는 Cardiac Modulation 기능을 사용하지 않고 Manual로 mA를 설정할 필요가 있다. Volume CT를 이용하면 관상동맥 CT 혈관조영술에서 기존에 검사가 불가능했던 높은 HR에서도 검사가 가능하지만 낮은 HR보다 화질은 저하된다. Volume CT를 이용하여 관상동맥 CT 혈관조영술검사 시 Auto Exposure보다 Manual Exposure 방식이 피폭선량을 줄일 수 있다. Ⅰ. Purpose The purpose of this study is to reduce Exposure dose of coronary artery CT angiography by comparing Exposure dose of Auto Exposure that was setted in the equipment with Exposure dose of Manual Exposure that the user sets when we use volume CT. Exposure dose would be increased because we scan two or three times, if heart rate (HR) of the patient is high when we test a patient by Auto Exposure. Therefore, we try to know the difference of Exposure dose and a failure rate of the test when we test a patient by Manual Exposure and scan only one time though HR of the patient is high. Ⅱ. Materials and Methods The subjects were 100 adults who visit the hospital in outpatient and for a comprehensive medical testing from 2, Jan to 29, Feb, 2012. We divided into two groups. One group is 50 adults for Auto Exposure, the other group is 50 adults for Manual Exposure. Of these patients, 59 were men and 41 were women. The average of ages was 55.3±10.6. We excluded a patient had below HR 65 bpm by triggering heartbeat before we tested coronary artery CT angiography. The equipment was used by Aquilion ONE Cardiac Volume Scan 640MS (Toshiba, Japan). We reconstructed the images and evaluated the quality of images based on End Systolic and End Diastolic in 30~80% of R-R interval. We tested by using one beat, two beat, and three beat scan method depending on HR in Auto Exposure mode and just one beat scan method in Manual Exposure mode, and then we reconstructed the images and investigated Exposure Dose. We used Dose report data coming out the test and measured Exposure dose. We analysed using PASW Statistics (SPSS) Ver. 18.0. Ⅲ. Results The failure rates of test were 5 (5%) of 100, Auto Exposure and Manual Exposure showed 3 (6%) of 50 and 2 (4%) of 50, respectively. As a result of Independent Samples t-test about the failure rates of test between two groups, there was no difference. As a result of analysing Exposure dose of Auto exposure and of Manual Exposure, Auto exposure had 413.5±259.4 mGy·cm and Manual Exposure had 97.9±66.1 mGy·cm. That means there was a significant difference of Exposure dose between two groups. Therefore, when we compared two kinds of test method, Exposure Dose would be reduced as much as 76.4% in Manual Exposure method than in Auto Exposure method. Ⅳ. Conclusion There was no difference of failure rate of test between Auto Exposure method that was setted in the equipment and Manual Exposure method that the user sets in coronary artery CT angiography using Volume CT. The images coming out Auto Exposure and Manual Exposure method were referred to Radiologists and evaluated and there was no difference. If we use Auto Exposure method in coronary artery CT angiography, we should do 2 beat scan when a patient have above HR 65 bpm and 3 beat scan when a patient have above HR 85 bpm. However, we could reduce Exposure dose as much as 76.4% when we use Manual Exposure and do 1 beat scan regardless of HR without difference of failure rate of test. We should reconstruct the images in Systolic period when HR of a patient is above 70 bpm, so the quality of images would get going down because of using Cardiac Modulation function if BMI index is above 31. Therefore, we need to set mA in Manual when BMI index is above 31 and we don’t use Cardiac Modulation function instead. It gets possible to test when there is high HR of a patient which it had been impossible before in coronary artery CT angiography when we use Volume CT, but the quality of images go down. The Manual Exposure method can reduce Exposure dose in coronary artery CT angiography by using Volume CT.

OBS 네트워크에서 자기 유사성과 버스트 크기가 에너지 절감을 위한 슬리핑 모드에 미치는 영향 분석 연구

강동기(Dong-ki Kang),양원혁(Won-hyuk Yang),펑리메이(Limei Peng),사영(Xie Rong),리빙빙(Bing-bing Li),김영천(Young-chon Kim) 한국통신학회 2009 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11

LPI를 이용하는 OBS망에서 상태 천이가 에너지 절감 성능에 미치는 영향 분석

강동기(Dong-Ki Kang),양원혁(Won-Hyuk Yang),사영(Rong Xie),동비(Fei Tong),모하메드 아흐메드(Mohamed A. Ahmed),김영천(Young-Chon Kim) 한국통신학회 2011 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.2

클라우드 컴퓨팅을 위한 적응적 가상 자원 인스턴스 할당 기법

강동기 ( Dong-ki Kang ),김성환 ( Seong-hwan Kim ),허재원 ( Jae-won Heo ),윤찬현 ( Chan-hyun Youn ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.1

구글, 아마존 및 GoGrid 와 같은 클라우드 서비스 제공자(Cloud Service Providers)들은 서비스 사용자의 자원 사용 특성을 고려하여, 다양한 클라우드 서비스 가격 정책을 제공한다. 서비스 가격 정책은 할당되는 가상자원을 크게 온디맨드(On-demand), 예약형(Reserved) 및 스팟(Spot) 인스턴스로 구분하여 가격을 결정한다. 즉 클라우드 서비스 사용자는 자신의 응용을 고려하여 할당 받고자 하는 자원의 예상 사용 시간 및 허용 예산을 기반으로 최적화된 자원 할당을 요청해야 한다. 본 논문에서는 최적화 계산 시간 최소화 및 자원 할당 비용의 절감을 달성하면서도 사용자의 SLA를 보장할 수 있는 적응적 가상 자원 인스턴스 할당 요청 기법을 소개하고자 한다. 본 기법은 서비스 디맨드에 효율적으로 대응 하면서도 응용에 따른 적절한 자원 할당을 수행할 수 있다.

수면 모드를 사용하는 OBS 망에서 트래픽 패턴 및 버스트 어셈블이 에너지 절감과 지연시간에 미치는 영향 분석

강동기(Dong-Ki Kang),양원혁(Won-Hyuk Yang),이재영(Jae-Young Lee),김영천(Young-Chon Kim) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.2

클라우드 환경에서의 비용 절감을 위한 휴리스틱 기반의 워크플로우 스케쥴링 기법

강동기 ( Dong-ki Kang ),김성환 ( Seong-hwan Kim ),김대순 ( Dae-sun Kim ),윤찬현 ( Chan-hyun Youn ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.2

클라우드 컴퓨팅 환경에서는 가상화된 자원 인스턴스를 할당받아 응용을 처리할 때 적절한 서비스 질을 만족하면서도 자원 운용 비용을 최소화하는 것이 중요한 이슈로 연구되고 있다. 그리드 환경과는 달리 클라우드 환경에서는 모든 가상 자원 인스턴스는 작업의 처리시간이 아닌 고정된 자원 할당 시간을 기준으로 가격이 책정되므로 기존의 그리드 환경을 고려한 자원 스케쥴링 기법은 클라우드 환경에서는 부적절한 자원 낭비를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 클라우드 가격 정책을 고려한 휴리스틱 기반의 자원 스케쥴링 기법을 제안하고 이를 워크플로우 응용에 적용시키고자 한다. 제안된 기법의 성능 평가를 위하여 Montage 프로젝트를 워크플로우 응용으로 채택하였고 이를 Openstack 기반 클라우드 플랫폼을 기반으로 실험을 수행하였다.