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계산과학 시뮬레이션을 위한 실시간 가상 클러스터 생성 및 I/O 성능 향상 기법
최찬호(Chanho Choi),이종숙(Jongsuk Ruth Lee),김한기(Hangi Kim),진두석(DuSeok Jin),유정록(Jung-lok Yu) 한국정보과학회 2015 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.21 No.1
최근 시뮬레이션이 다양한 계산과학 및 산업 분야에서 널리 활용되면서, 컴퓨팅 자원에 대한 그 요구사항 또한 점점 다양해지고 있다. 특히 이러한 요구는 기존 슈퍼컴퓨터와 같은 CPU 중심의 자원에서 벗어나, 사용자 별 설정 및 활용이 쉬운 유연하고 효율적인 고성능 클라우드 컴퓨팅의 필요성이 커지고 있다. 클라우드 컴퓨팅을 이용해 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 다수의 가상머신으로 이루어진 대규모의 가상 클러스터의 실시간 구축이 필연적이다. 이러한 대규모의 가상 클러스터 생성은 동시 다발적인 가상머신 요청을 야기시키고, 이 요청들에 의해 대기 시간이 매우 길어지는 문제가 발생할 수 있다. 이런 문제의 주요 원인은 각각의 가상머신에서 사용되는 가상 이미지를 생성, 복사하는 작업들간에 병목 현상 때문이다. 본 논문에서는 가상머신 이미지들의 생성 시간을 최소화하고, 가상 클러스터의 I/O 성능을 향상 시킬 수 있는 방법을 제안한다. 또한 다양한 실험을 통해 제안한 방법의 우수성을 검증한다. Computational science simulations have been used to enable discovery in a broad spectrum of application areas, these simulations show irregular demanding characteristics of computing resources from time to time. The adoption of virtualized high performance cloud, rather than CPU-centric computing platform (such as supercomputers), is gaining interest of interests mainly due to its ease-of-use, multi-tenancy and flexibility. Basically, provisioning a virtual cluster, which consists of a lot of virtual machines, in a real-time has a critical impact on the successful deployment of the virtualized HPC clouds for computational science simulations. However, the cost of concurrently creating many virtual machines in constructing a virtual cluster can be as much as two orders of magnitude worse than expected. One of the main factors in this bottleneck is the time spent to create the virtual images for the virtual machines. In this paper, we propose a novel technique to minimize the creation time of virtual machine images and improve I/O performance of the provisioned virtual clusters. We also confirm that our proposed technique outperforms the conventional ones using various sets of experiments.
Small Random Write 환경에서의 NFS 와 iSCSI 에 대한 연구
최찬호 ( Chanho Choi ),김신규 ( Shin-gyu Kim ),엄현상 ( Hyeonsang Eom ),염헌영 ( H Y. Yeom ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.1
클라우드 시스템에서 사용되는 스토리지 서버는 다수의 워크로드가 혼재됨으로 인하여 상당수의 쓰기 연산이 Small Random 한 특성을 가지게 된다. 좀 더 높은 성능을 위해서 이런 특성에 적합한 스토리지 서버를 구축하는 것이 필요하며 이를 위해 본 논문에서는 자주 사용되는 스토리지 프로토콜인 NFS 와 iSCSI 를 비교하여 어떤 쪽이 Small Random Write 에 더 적합한지 실험을 통해 알아 보았다. 결과적으로 Small Random Write 들은 캐시에 합쳐지는 효과에 상당한 영향을 받으며, 이런 캐시 효과가 더 효율적인 것은 iSCSI 임을 확인하였다.
인메모리 시스템에서 백업을 위한 쓰기 간격에 따른 하드디스크의 성능 변화에 대한 연구
최찬호 ( Chanho Choi ),박세훈 ( Sehoon Park ),엄현상 ( Hyeonsang Eom ),염헌영 ( Heon Y Yeom ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.2
최근 서비스가 대규모화 되고 사용자 수와 시간 당 사용량이 폭발적으로 증가함에 따라 디스크 기반의 서버에서 메모리를 저장장치로 활용하는 인메모리 시스템이 개발되고 주목 받고 있다. 이러한 인메모리 시스템은 휘발성인 DRAM 을 사용하기 때문에 전력 공급이 차단되는 경우 크게 문제가 발생할 수 있는데, 이를 해결하기 위해서는 비휘발성 저장장치의 백업이 필수적이다. 본 논문에서는 비휘발성 저장장치 중 가장 저렴하고 일반적인 하드디스크를 활용하여 백업 시스템을 구축할 때, 디스크로 보내는 데이터를 최소화하면서도 디스크의 특성상 성능이 떨어지는 현상을 방지하기 위한 연구를 진행하였다.
최찬호 ( Chanho Choi ),엄현상 ( Hyeonsang Eom ),염헌영 ( Heon Y Yeom ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.2
최근 클라우드 컴퓨팅에 대한 관심이 높아짐에 따라, 많은 데이터 센터들이 세워졌으며 그럼으로써 데이터 센터의 전력 소모가 이슈가 되고 있다. 한편 현대의 하드웨어에서 CPU 코어의 수와 메모리의 용량은 점차 증가하는 추세이다. 이 논문에서 우리는 다수의 가상머신을 한 개 물리노드에 배치하였을 때의 전력 효율성과 성능 하락에 대해 연구하였다. 결론적으로 우리는 메모리 사용률이 올라갈수록 성능이 하락하며 전력 효율성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
최찬호 ( Chanho Choi ),김신규 ( Shin-gyu Kim ),엄현상 ( Hyeonsang Eom ),염헌영 ( H Y. Yeom ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.1
효율적인 클라우드 시스템을 구축하기 위해서 가상 머신들의 성능을 예측하는 것은 중요한 일 이다. 가상 머신들의 성능에 영향을 끼치는 요소에는 가상 머신들이 자원에 동시에 접근해서 발생하는 경우 이외에도 가상화 환경을 만들어주는 VMM 자체도 성능 하락의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 VMM 이 주로 CPU 자원을 소모한다는 가정하에서 대표적으로 사용되는 가상화 환경인 Xen과 KVM 에서 VMM 이 가상 머신들의 성능에 어떤 영향을 미치는지 연구하였다.
최찬호 ( Chanho Choi ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
농업용 트랙터는 엔진, 변속기, 유압시스템 등 다양한 소음원이 존재하며, 전통적으로 엔진이 가장 큰 소음원이라고 알려져 있다. 그러나 엔진 설계 기술이 발전에 따라 상대적으로 가려져 있던 변속기 동력전달계의 소음이 이슈가 되고 있으며, 특히 구동륜으로 전달되는 주행 변속부는 기어 전달오차에 의해 발생하는 기어 치합 소음이 주요 이슈이다. 그러나 기어 전달오차를 고려한 저소음 주행 변속부 설계를 위한 체계적인 연구는 미비하다. 본 연구에서는 행 변속부의 기어 치합 소음 저감을 위해서 주요 원인인 기어 전달오차를 최소화할 수 있는 기어 설계 기법에 대해 연구하였다. 기어 전달오차를 저감하기 위해 농업용 트랙터 변속기에 인가되는 부하 특성 및 차량 제조 환경을 고려하여 기어 매크로 제원 최적화 기법을 이용하였다. 본 연구 대상 트랙터의 전/후진부의 전진 기어, 주변속부의 1단, 2단, 4단 기어를 대상으로 최적화를 수행하였다. 기어 매크로 제원 최적화의 목적함수는 기어 전달오차와 동력전달 효율로 설정하였고, 유전알고리즘(NSGAⅢ)을 이용하였다. 최적화를 통해 동력전달 효율은 기존 수준으로 유지하며, 기어 전달오차를 최소화할 수 있는 기어 매크로 제원을 도출하였다. 기어 매크로 제원 최적화를 통해 도출된 기어 사양이 실제로 소음저감 정도를 확인하기 위해 시험 장비를 구축하였다. 시험은 3축 다이나모미터를 이용하여 엔진 및 유압 소음 등 다른 소음원을 통제하였고, 사용 비율이 높은 변속 단수인 10단, 11단, 16단에서 엔진 정격 토크의 20 %와 50 %의 부하수준을 고려하여 시험을 수행하였다. 소음 측정 결과, 엔진 운전 회전속도 구간에서 엔진 정격 토크의 50%의 부하가 변속기로 입력되었을 때 10단, 11단, 16단에서 변속기 전체 소음은 각각 2.99 dBA, 3.90 dBA, 3.31 dBA 개선되었다. 변속기로 인가되는 부하수준이 엔진 정격 토크의 20 %인 경우, 10단, 11단, 16단에서 각각 3.30 dBA, 2.21 dBA, 2.42 dBA 소음이 개선되었다. 결과적으로 기어 매크로 제원 최적화를 통해 2개 부하 조건에 대해 기어 치합 소음이 저감되는 것을 확인하였다.
최찬호 ( Chanho Choi ),유정록 ( Jung-lok Yu ),김한기 ( Hangi Kim ),이종숙 ( Jongsuk Ruth Lee ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.2
가상머신을 사용자에게 좀 더 빨리 서비스하기 위해서 서비스 제공자들은 여유 가상머신이나 여유 이미지를 두는 방식을 취해왔으나 이는 근본적인 해결책이 되지는 못했다. 본 논문에서는 가상머신 이미지를 복사하는 시간을 LVM을 이용하여 최소화함으로써 가상머신이 필요한 순간에 필요한 이미지를 이용하여 실시간으로 생성될 수 있도록 설계하였다. 특히 가상머신 이미지의 크기에 무관한 시간이 소요되며 다수의 이미지를 동시에 생성할 시에도 좋은 성능을 보였다.