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리눅스 기반 시스템의 페이지 초기화 지연 단축을 위한 향상된 캐시-핫 페이지 할당 기법
양석우(Seokwoo Yang),노순현(Sunhyeon Noh),홍성수(Seongsoo Hong) 한국컴퓨터정보학회 2019 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
최근 사용자 대화형(user-interactive) 응용들은 OS에게 많은 양의 메모리를 빈번하게 요구한다는 특징을 보인다. 응용의 메모리 할당 요청이 발생하면 OS는 할당할 페이지의 초기화 작업을 필수적으로 수행하는데, 빈번하게 발생하는 페이지 초기화 작업이 응용의 성능을 저하시키고 있다. 기존 리눅스 기반 시스템은 페이지 초기화 지연을 단축하기 위해 CPU의 캐시에 매핑되어 있어서 초기 값을 빠르게 쓸 수 있는 페이지인 캐시-핫(cache-hot) 페이지를 우선적으로 할당한다. 하지만 기존 리눅스는 각 코어별로 캐시-핫 페이지를 인식하고 관리하며, 다른 코어가 관리하는 캐시-핫 페이지에는 접근할 수 없다. 이러한 정책 때문에 다른 코어가 공유 캐시(shared cache)에 매핑된 캐시-핫 페이지를 관리하고 있더라도, 이를 할당받지 못하고 캐시-콜드(cache-cold) 페이지를 할당받는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 공유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 별도로 인식하고 공유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 모든 코어가 활용할 수 있게 하여, 응용이 캐시-핫 페이지를 할당받을 확률을 기존 기법보다 높이는 향상된 캐시-핫 페이지 할당 기법을 제안한다. 제안된 기법은 페이지 할당 요청이 발생하면 먼저 각 코어의 사유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 우선적으로 할당하고, 할당에 실패하면 공유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 할당한다. 이를 통해 캐시-핫 페이지를 할당받을 확률을 기존 기법보다 높이고, 결과적으로 평균페이지 초기화 지연을 단축한다. 제안된 기법을 리눅스 커널 4.18.10버전 기반 환경에서 구현하여 실험한 결과, 평균 페이지 초기화 지연이 기존 리눅스 시스템과 비교하여 약 7% 단축되었다.
InfiniBand RDMA 통신을 위한 Apache Storm의 재구성
양석우 ( Seokwoo Yang ),손시운 ( Siwoon Son ),문양세 ( Yang-sae Moon ) 한국정보처리학회 2018 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.7 No.8
본 논문에서는 분산 스트림 처리 프레임워크인 Apache Storm을 고성능 통신 장비인 InfiniBand에 적용하는 방안을 다룬다. InfiniBand 상에서 Storm을 동작시키는 쉬운 방법은 IPoIB (IP over InfiniBand)를 사용하는 것이다. 그러나 이 방법은 노드에 심각한 CPU 부하를 발생시키는데, 이는 잦은 문맥 전환과 버퍼 복사에서 기인하는 것으로 나타났다. 이를 해결하기 위해, Storm에서 InfiniBand의 RDMA (Remote Direct Memory Access) 기능을 사용하는 새로운 통신 방식을 제안한다. 첫째, Storm에서 RDMA 기능을 이용하기 위해, 기존 통신 프레임워크인 Netty를 대체하는 새로운 프레임워크인 RJ-Netty (RDMA/JXIO Netty)를 설계 및 구현한다. 둘째, Storm이 기존 Netty와 RJ-Netty를 모두 사용할 수 있도록 관련 클래스들을 개선한다. 셋째, RJ-Netty의 성능을 최대화하기 위해 멀티스레드를 지원하도록 JXIO 서버 기능을 개선한다. 실험 결과, 제안한 RJ-Netty는 Ethernet은 물론 IPoIB에 비해서 메시지 처리량을 향상시키면서도 CPU 부하를 크게 줄인 것으로 나타났다. 본 논문은 Apache Storm을 InfiniBand 상에서 동작시킨 최초의 시도로, 고성능의 InfiniBand RDMA를 사용하여 Storm의 처리 성능을 향상시킨 우수한 연구 결과라 사료된다. In this paper, we address how to apply Apache Storm, a distributed stream processing framework, to InfiniBand, a high performance communication device. An easy way to run Storm on InfiniBand is to simply use IPoIP (IP over InfiniBand). However, this method causes a serious CPU load on the node, which is caused by frequent context switches and buffer copies. To solve this problem, we propose a new communication method using InfiniBand's Remote Direct Memory Access (RDMA) function in Storm. First, we design and implement RJ-Netty (RDMA/JXIO Netty), a new framework that replaces Netty, the legacy framework, to exploit RDMA functionality. Second, we reimplement the related classes so that Storm can use both existing Netty and new RJ-Netty. Third, we extend the JXIO server functionality so as to support multi-threading to maximize the performance of RJ-Netty. Experimental results show that the proposed RJ-Netty significantly reduces CPU load while improving message throughput compared to IPoIB as well as Ethernet. This paper is the first attempt to run Apache Storm on InfiniBand, and we believe that it is an excellent research result that improves the performance of Storm by using InfiniBand RDMA.
양석우 ( Seokwoo Yang ),손시운 ( Siwoon Son ),길명선 ( Myeong-seon Gil ),문양세 ( Yang-sae Moon ),원희선 ( Hee-sun Won ) 한국정보처리학회 2015 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.22 No.1
본 논문에서는 하둡 환경에서 시스템 정보의 이상탐지를 위한 시각화 기능을 설계 및 구현한다. 제안한 이상탐지 시각화 기능은 크게 세 단계로 구분된다. 먼저, 각 노드로부터 시스템 로그 데이터(캐시 및 메인 메모리)를 수집하여 하이브(Hive)에 저장한다. 그리고 저장한 데이터에 3-시그마 규칙을 적용하여 이상탐지를 수행한 후 관계형 데이터베이스에 적합하도록 재가공한다. 마지막으로, 스쿱(Sqoop)을 통해 RDBMS(MariaDB)에 이상탐지 결과를 저장하고, DHTMLX 차트 라이브러리를 사용하여 이를 시각화한다. 시각화 결과, 로그 데이터의 이상탐지와 데이터간의 상관관계를 직관적으로 이해할 수 있게 되었다.
InfiniBand RDMA 기반 Apache Storm의 네트워크 구조 설계
양석우 ( Seokwoo Yang ),손시운 ( Siwoon Son ),최성윤 ( Seong-yun Choi ),최미정 ( Mi-jung Choi ),문양세 ( Yang-sae Moon ) 한국정보처리학회 2017 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.24 No.2
Apache Storm은 대용량 데이터 스트림을 처리하기 위한 실시간 분산 병렬 처리 프레임워크이며, 이를 사용해 다수의 프로세스 및 스레드를 동시에 동작시킬 수 있다. 하지만, 이러한 멀티 프로세스 및 스레드 환경을 제공하는 Storm은 많은 네트워크 시스템 호출을 수행하고, 이는 잦은 문맥 전환(context switch), 운영체제로의 버퍼 복사, 운영체제 내의 버퍼 복사 등으로 인해 CPU 과부하 문제를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제는 고성능 네트워크 장비인 InfiniBand의 IPoIB(IP over InfiniBand) 통신을 사용할 때, InfiniBand가 지원하는 대역폭(bandwidth) 대비 저용량 데이터의 송수신으로 인해 더 잦은 문맥 전환과 버퍼 복사가 발생하여 CPU 과부하 문제가 더욱 심각해진다. 따라서, 본 논문에서는 InfiniBand의 RDMA(Remote Direct Memory Access)를 Storm에 적용하는 설계안을 제시함으로써 CPU 과부하 문제를 해결한다.
양범준(Beomjoon Yang),노순현(Soonhyun Noh),양석우(Seokwoo Yang),안재호(Jaeho Ahn),홍성수(Seongsoo Hong) 한국자동차공학회 2017 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2017 No.11
Autonomous vehicles must satisfy non-functional requirements such as real-time stream processing and reliability. In order to satisfy these requirements, we propose a new programming language named SPLAD (Stream Processing Language for Autonomous Driving). SPLAD is a graphical programming language that describes the processing of sensor stream data in the form of a data flow graph so that the program flow can be easily grasped. In addition, timing constraints can be specified on the data flow graph to satisfy the real time requirements. Developers can also define an exception and specify its handling in order to guarantee reliability. In this paper, we present the language semantics and language constructs of SPLAD and explain them in detail through an example.
Lee, SeokWoo,Lee, Seung S,Yang, Eui-Hyeok Springer 2009 NANOSCALE RESEARCH LETTERS Vol.4 No.10
<P>This paper describes an experimental study on field emission characteristics of individual graphene layers for vacuum nanoelectronics. Graphene layers were prepared by mechanical exfoliation from a highly oriented pyrolyzed graphite block and placed on an insulating substrate, with the resulting field emission behavior investigated using a nanomanipulator operating inside a scanning electron microscope. A pair of tungsten tips controlled by the nanomanipulator enabled electric connection with the graphene layers without postfabrication. The maximum emitted current from the graphene layers was 170 nA and the turn-on voltage was 12.1 V.</P>
영 전압 스위칭 기법을 이용한 무변압기형 고승압 부스트 컨버터
양진영(Jinyoung Yang),최세완(Sewan Choi),남석우(SeokWoo Nam) 전력전자학회 2007 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
절연이 필요하지 않은 응용에서 낮은 전압을 높은 전압으로 승압시키기 위해 무변압기형 고승압 부스트 컨버터가 제안되었다. 이 컨버터는 변압기 없이 6~8배의 실제 승압비를 가지며, 인터리빙 동작으로 입력전류 및 출력전압 리플이 작아지는 장점이 있어 연료전지 응용에 적합하다. 본 논문에서는 기존에 제안된 고승압 무변압기형 부스트 컨버터에 DCM 방식의 영 전압 스위칭을 적용하여 인덕터의 부피를 줄이고 스위치의 턴 온손실과 EMI를 저감하여 고주파의 응용에 적합하도록 하였다. 제안된 컨버터의 영 전압 스위칭의 동작모드 분석을 통해 원리 분석을 행하였으며, 실험 및 기존 컨버터와 효율비교를 통하여 타당성을 검증하였다.