적응력있는 블록 교체 기법을 위한 효율적인 버퍼 할당 정책

최종무(Jongmoo Choi),조성제(Seongje Cho),노삼혁(Sam Hyuk Noh),민상렬(Sang Lyul Min),조유근(Yookun Cho) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.3

본 논문에서는 디스크 입출력 시스템의 성능을 향상시키기 위한 효율적인 버퍼 관리 기법을 제시한다. 본 기법은 사용자 수준의 정보 없이 블록의 속성과 미래 참조 거리간의 관계를 기반으로 각 응용의 블록 참조 패턴을 자동으로 발견하고, 발견된 참조 패턴에 적합한 최적 블록 교체 기법을 적용한다. 또한, 응용이 참조하는 블록이 버퍼 캐쉬에 없어 새로운 버퍼 블록이 요구될 때, 응용별로 블록 참조 패턴에 따라 버퍼 예상 적중률을 분석하여 이를 기반으로 전체 버퍼 캐쉬의 적중률이 극대화되도록 해 주는 버퍼 할당 기법을 제안한다. 이러한 모든 과정은 시스템 수준에서 자동으로 그리고 온라인으로 수행된다. 제시한 기법의 성능을 평가하기 위해 블록 참조 트레이스를 이용해 모의 실험을 수행하였다. 실험 결과 제시한 기법은 적은 오버헤드로 기존의 블록 교체 기법들보다 캐쉬 블록의 적중률을 크게 향상시켜 주었다. The paper proposes an efficient buffer management scheme to enhance performance of the disk I/O system. Without any user level information, the proposed scheme automatically detects the block reference patterns of applications by associating block attributes with forward distance of a block. Based on the detected patterns, the scheme applies an appropriate replacement policy to each application. We also present a new block allocation scheme to improve the performance of buffer cache when kernel needs to allocate a cache block due to a cache miss. The allocation scheme analyzes the cache hit ratio of each application based on block reference patterns and allocates a cache block to maximize cache hit ratios of system. These all procedures are performed on-line, as well as automatically at system level. We evaluate the scheme by trace-driven simulation. Experimental results show that our scheme leads to significant improvements in hit ratios of cache blocks compared to the traditional schemes and requires low overhead.

블록 참조 패턴의 특성 분석과 자동 발견

최종무(Jongmoo Choi),이동희(Donghee Lee),노삼혁(Sam Hyuk Noh),민상렬(Sang Lyul Min),조유근(Yookun Cho) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.9

최근 처리기와 입출력 시스템의 속도 차이가 점점 커짐에 따라 버퍼 캐쉬의 효율적인 관리가 더욱 중요해지고 있다. 버퍼 캐쉬는 블록 교체 정책과 선반입 정책에 의해 관리되며, 각 정책은 버퍼 캐쉬에서 블록의 가치 즉 어떤 블록이 더 가까운 미래에 참조될 것인가를 결정해야 한다. 블록의 가치는 응용들의 블록 참조 패턴의 특성에 기반하며, 블록 참조 패턴의 특성에 대한 정확한 분석은 올바른 결정을 가능하게 하여 버퍼 캐쉬의 효율을 높일 수 있다. 본 논문은 각 응용들의 블록 참조 패턴에 대한 특성을 분석하고 이를 자동으로 발견하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 블록의 속성과 미래 참조 거리간의 관계를 이용해 블록 참조 패턴을 발견한다. 이 기법은 2 단계 파이프라인 방법을 이용하여 온라인으로 참조패턴을 발견할 수 있으며, 참조 패턴의 변화가 발생하면 이를 인식할 수 있다. 본 논문에서는 8개의 실제용용 트레이스를 이용해 블록 참조 패턴의 발견을 실험하였으며, 제안된 기법이 각 응용의 블록 참조 패턴을 정확히 발견함을 확인하였다. 그리고 발견된 참조 패턴 정보를 블록 교체 정책에 적용해 보았으며, 실험 결과 기존의 대표적인 블록 교체 정책인 LRU에 비해 최대 57%까지 디스크 입출력 횟수를 줄일 수 있었다. As the speed gap between processors and disks continues to increase, the role of the buffer cache located in main memory is becoming increasingly important The buffer cache is managed by block replacement policies and prefetching policies and each policy should decide the value of block, that is which block will be accessed in the near future. The value of block is based on the characteristics of block reference patterns of applications, hence accurate characterization of block reference patterns may improve the performance of the buffer cache. In this paper, we study the characteristics of block reference behavior of applications and propose a scheme that automatically detects the block reference patterns. The detection is made by associating block attributes of a block with the forward distance of the block. With the periodic detection using a two-stage pipeline technique, the scheme can make on -line detection of block reference patterns and monitor the changes of block reference patterns. We measured the detection capability of the proposed scheme using 8 real workload traces and found that the scheme accurately detects the block reference patterns of applications. Also, we apply the detected block reference patterns into the block replacement policy and show that replacement policies appropriate for the detected block reference patterns decreases the number of DISK I/Os by up to 57%, compared with the traditional LRU policy.

멀티코어 대용량 메모리 시스템을 위한 iBuddy 메모리 관리자

최종무(Jongmoo Choi),박희권(Heekwon Park) 한국정보과학회 2011 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.17 No.11

전통적으로 운영체제는 물리 메모리 관리를 위해 지연 버디 시스템(lazy buddy system)을 사용한다. 하지만 본 연구진은 지연 버디 시스템이 대용량 메모리를 탑재한 멀티코어 시스템에서는 예측 가능한 응답 시간과 성능을 제공하지 못함을 관찰하였다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 역 버디 시스템(inverse buddy system)이라는 새로운 메모리 관리자를 제안한다. 제안된 메모리 관리자는 다음 두 가 지 특징을 제공한다. 첫째 각 페이지 프레임을 독립적으로 관리하며 하향식 검색을 통해 단일 페이지 프레임 할당을 O(1) 시간에 처리한다. 둘째 메모리 공간을 여러 개의 버디 공간들로 관리하며 이를 통해 멀티코어에서 야기되는 락 충돌(lock contention)을 줄였다. 제안된 기법은 32GB 메모리와 16개의 코어로 구성된 시스템에서 구현하였으며 성능 평가 결과 제안한 기법이 기존 기법에 비해 응용의 성능이 최대 42% 평균 19% 향상되었음을 확인하였다. Traditionally a variety of operating systems make use of the lazy buddy system for managing physical memory. However we have observed that the lazy buddy system does not go well with the multicore systems equipped with large memory in terms of predictability and performance To overcome these problems we propose a novel memory manager called inverse buddy system that supports the following two features. First it manipulates each page frame individually and conducts a downward search allowing a page frame allocation to be done in O(1). The second feature is that it divides physical memory into several buddy spaces alleviating the lock contentions caused by multiple cores. Performance evaluation results based on an experimental system with 16 cores and 32GB memory have shown that the inverse buddy system can improve the performance of applications by up to 42% with an average of 19% compared with the lazy buddy system.

SCM 기반 인스턴트 부팅 성능 분석

최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2011 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.17 No.6

본 논문에서는 SCM(Storage Class Memory)의 바이트 단위 임의 접근 특징과 비휘발성 특징을 활용한 인스턴트 부팅이라는 새로운 기법을 제안한다. 이 기법은 시스템 전원 차단과 전원 인가 이후 CPU 문맥, 메모리 문맥, 장치 문맥 등으로 구성된 시스템 문맥을 효율적으로 복구할 수 있어 시스템 초기화를 빠르게 수행할 수 있다. 또한 갑작스러운 전원 결함 경우에도 시스템의 일관성을 유지할 수 있다. 실제 구현 실험 결과 제안된 인스턴트 부팅이 기존의 전통적인 부팅 기법에 비해 시스템 초기화 시간을 26초에서 0.34초로 단축시킬 수 있음을 보였다. In this paper, we propose a novel instant booting scheme that makes use of both the byte-unit random access and non-volatile characteristics of SCM(Storage Class Memory). The proposed scheme can initialize a system instantly by restoring system contexts including CPU, memory and device context lightweightly after a system turns off and on. In addition, it can maintain the system integrity even under a sudden power failure. Real implementation based performance evaluations have shown that the instant booting reduces the system initialization time up to 0.34 second while the time takes around 26 seconds in the conventional booting.

SK 하이닉스 메모리 시스템 연구소

최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2018 정보과학회지 Vol.36 No.6

웹 서비스를 이용한 SOA 기반 금융 소프트웨어 프레임워크 설계

최병하(ByungHa Choi),나호진(Hojin Na),강동우(Dongwoo Kang),이승학(SeungHac Lee),최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.2C

최근 국내의 급변하는 금융환경에서 신속하고 재사용성이 뛰어나며 확장성 있는 금융 소프트웨어 프레임워크가 요구되고 있으며 이에 대한 솔루션으로 EAI, ESB, SOA와 웹서비스 등이 논의되고 있다. 그러나 이 솔루션들에 대한 시스템의 시간적 경제적 비용과 시스템의 자원을 고려할 때 아직 개선의 여지가 있으며 그 규모와 기능의 대형화로 개발자가 숙달하는 시간 또한 상당히 소요된다. 따라서 본 연구는 이러한 자원과 비용을 고려하고 확장성과 재사용성, 유연성에 대해 우수한 금융 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 본 연구의 프레임워크는 단순히 응용 프로그램의 프레임워크가 아니라 개발환경, 개발방법론, 개발 및 설계 툴 등을 고려한 하나의 솔루션이라고 볼 수 있다. 이를 이용한 사례로 금융위기에 대한 조기경보시스템을 구축하여 신속성과 재사용성 그리고 확장성이 있음을 보인다.

메모리 추상화 문맥에 의한 바이너리 코드기반 표절 탐지

최용석(YongSuk Choi),박영성(Yeongseong Park),최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2012 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.39 No.2A

대용량 플래시 저장장치에서 신뢰성 향상을 위한 무작위 기반 정적 마모 평준화 기법

최길모(Kilmo Choi),김세욱(Sewoog Kim),최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2015 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.21 No.2

플래시 기반 저장장치가 서버와 데이터 센터에 활발하게 도입됨에 따라 신뢰성이 더욱 중요해지고 있다. 신뢰성을 향상시키는 방법들 중에 한 가지는 정적 마모도 평준화로, 이것은 삭제 횟수를 평준화시켜 결국 저장장치 수명을 향상시킬 수 있다. 하지만 저장장치의 용량이 증가함에 따라 정적 마모도 평준화를 위한 부하도 커지고 있다. 특히 전체 블록에서 최대 또는 최소의 삭제 횟수를 갖는 블록의 검색비용이 용량의 증가에 따라 커지고 있다. 본 논문에서는 이러한 부하를 줄이기 위해 무작위 선택을 정적 마모도 평준화에 도입한다. 구체적으로 전수 조사 대신, n개의 블록을 무작위로 뽑고 이 중에서 최대 또는 최소 삭제 횟수를 갖는 블록들을 선택한다. 실험 결과 n이 2일 때에도 마모 평준화 효과가 있으며, n이 4이상이며 전수 조사에 기반한 최적 평준화에 근접하는 결과를 보이는 것을 알 수 있었다. 성능 향상의 효과를 측정하기 위해 실제 보드에 구현을 하였으며, 블록 선택 시간이 3배 이상 향상된 것을 관찰할 수 있었다. 결국 제안 기법은 기존 정적 마모 평균화의 효과를 적은 부하로 얻을 수 있는 것이다. As flash-based storage systems have been actively employed in large-scale servers and data centers, reliability has become an indispensable element. One promising technique for enhancing reliability is static wear-leveling, which distributes erase operations evenly among blocks so that the lifespan of storage systems can be prolonged. However, increasing the capacity makes the processing overhead of this technique non-trivial, mainly due to searching for blocks whose erase count would be minimum (or maximum) among all blocks. To reduce this overhead, we introduce a new randomized block selection method in static wear-leveling. Specifically, without exhaustive search, it chooses n blocks randomly and selects the maximal/minimal erased blocks among the chosen set. Our experimental results revealed that, when n is 2, the wear-leveling effects can be obtained, while for n beyond 4, the effect is close to that obtained from traditional static wear-leveling. For quantitative evaluation of the processing overhead, the scheme was actually implemented on an FPGA board, and overhead reduction of more than 3 times was observed. This implies that the proposed scheme performs as effectively as the traditional static wear-leveling while reducing overhead.

CPU 온라인 상태제어를 통한 임베디드 보드 저전력 기법

최용재(Yongjae Choi),최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.6

NVMe SSD 환경에서의 원자적 쓰기 연산 시뮬레이터

최용재(Yongjae Choi),김승부(Seungbu Kim),최종무(Jongmoo Choi) 한국정보과학회 2018 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2018 No.6