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.

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%.

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.

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.

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

딥러닝의 파일 입출력을 위한 버퍼캐시 성능 개선 연구

이정하,반효경,Jeongha Lee,Hyokyung Bahn 한국인터넷방송통신학회 2024 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.24 No.2

With the rapid advance in AI (artificial intelligence) and high-performance computing technologies, deep learning is being used in various fields. Deep learning proceeds training by randomly reading a large amount of data and repeats this process. A large number of files are randomly repeatedly referenced during deep learning, which shows different access characteristics from traditional workloads with temporal locality. In order to cope with the difficulty in caching caused by deep learning, we propose a new sampling method that aims at reducing the randomness of dataset reading and adaptively operating on existing buffer cache algorithms. We show that the proposed policy reduces the miss rate of the buffer cache by 16% on average and up to 33% compared to the existing method, and improves the execution time by up to 24%.

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.

MEMS 기반 저장장치를 위한 병렬성 기반 스케줄링 기법

이소윤(Soyoon Lee),반효경(Hyokyung Bahn),노삼혁(Sam H Noh) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.34 No.1·2

MEMS 기반 저장장치는 높은 대역폭과 저전력성, 고집적도, 저가 등의 특성으로 인해 모바일 기기에서 대용량 서버 시스템에 이르는 다양한 환경에서 사용가능한 차세대 저장장치이다. MEMS 기반 저장장치는 원판이 회전하는 하드디스크와 달리 매체가 사각형 구조로 되어 있으며, 하나의 매체에 동시에 읽고 쓸 수 있는 수천 개의 헤드가 존재한다. 본 논문에서는 이와 같은 MEMS 기반 저장장치의 물리적 특성에 적합한 새로운 입출력 요청 스케줄링 기법을 제안한다. 새롭게 제안한 알고리즘은 사각형 평면 상에서의 헤드의 탐색 시간뿐 아니라 수천 개의 헤드에 의한 병렬적인 입출력을 고려한다. 또한, 기아 현상(starvation)을 극복하기 위해 알고리즘에 노화 요소(aging factor)를 반영한다. 트레이스 기반 모의 실험을 통해 본 논문이 제안한 스케줄링 알고리즘이 기존의 대표적인 알고리즘인 SPTF(Shortest Positioning Time First) 알고리즘에 비해 평균 응답 시간과 응답 시간의 편차 측면에서 각각 39.2%와 62.4%가 향상됨을 보였다. MEMS-based storage is being developed as a new storage media. Due to its attractive features such as high-bandwidth, low-power consumption, high-density, and low cost, MEMS storage is anticipated to be used for a wide range of applications from storage for small handheld devices to high capacity mass storage servers. However, MEMS storage has vastly different physical characteristics compared to a traditional disk. First, MEMS storage has thousands of heads that can be activated simultaneously. Second, the media of MEMS storage is a square structure which is different from the platter structure of disks. This paper presents a new request scheduling algorithm for MEMS storage that makes use of the aforementioned characteristics. This new algorithm considers the parallelism of MEMS storage as well as the seek time of requests on the two dimensional square structure. We then extend this algorithm to consider the aging factor so that starvation resistance is improved. Simulation studies show that the proposed algorithms improve the performance of MEMS storage by up to 39.2% in terms of the average response time and 62.4% in terms of starvation resistance compared to the widely acknowledged SPTF (Shortest Positioning Time First) algorithm.