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실시간 시스템 설계를 위한 주기 할당 알고리즘 (pp.61-67)
유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.1
산업용 실시간 시스템에서 사용되는 디지털 제어기는 상호 작용하는 주기적 태스크들로 이루어져 있다. 이러한 태스크들은 최대 수행 주기(maximum activation periods)를 제약조건으로 가짐으로써, 요구되는 제어특성을 유지한다. 그러므로 실시간 시스템을 개발하는데 있어 필수적인 단계는 각각의 태스크에게 자원 이용률을 최소화하면서 최대 수행 조건을 만족시킬 수 있는 고정된 주기를 할당하는 것이다[1]. 각각의 태스크간의 생산자/소비자(producer/consumer)관계를 나타내주는 태스크 그래프와 자원 요구량, 그리고 주기에 대한 범위제한이 주어진다면 주기 할당 문제는 비선형 최적화 문제가 된다. 이 논문에서는 최적해의 자원이용률의 두 배를 넘지 않는 해를 찾을 수 있는 선형 수행시간의 근사 알고리즘을 제시한다. 실험 결과에서 알 수 있듯이, 제안된 알고리즘은 대부분의 경우 최적해에 매우 근접한 해를 가지게 된다. Digital controllers found in many industrial real-time systems consist of a number of interacting periodic tasks. To sustain the required control quality, these tasks possess the maximum activation periods as performance constraints. An essential step in developing a real-time system is thus to assign each of these tasks a constant period such that the maximum activation requirements are met while the system utilization is minimized [1]. Given a task graph design allowing producer/consumer relationships among tasks [2], resource demands of tasks, and range constraints on periods, the period assignment problem falls into a class of nonlinear optimization problems. This paper proposes a ploynomial time approximation algorithm which produces a solution whose utilization does not exceed twice the optimal utilization. Our experimental analysis shows that the proposed algorithm finds solutions which are very close to the optimal ones in most cases of practical interest.
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시계 동기화 문제의 재 고찰 : 실시간 시스템을 위한 정적/동적 제약 변환 기법
유민수(Minsoo Ryu),박정근(Jungkeun Park),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.10
본 논문에서는 분산된 클록들을 주기적으로 동기화 시키는 분산 실시간 시스템에서 시간적 제약을 만족시키기 위한 정적/동적 시간 제약(timing constraint) 변환 기법을 제안한다. 전형적인 이산클록동기화(discrete clock synchronization) 알고리즘은 클록의 값을 순간적으로 조정하여 클록의 시간이 불연속적으로 진행한다. 이러한 시간상의 불연속성은 시간적 이벤트를 잃어버리거나 다시 발생시키는 오류를 범하게 한다. 클록 시간의 불연속성을 피하기 위해 일반적으로 연속클록동기화(continuous clock synchronization) 기법이 제안되고 있지만 소프트웨어적으로 구현되면 많은 오버헤드를 유발시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 시간적 제약을 동적으로 변환시키는 DCT (Dynamic Constraint Transformation) 기법을 제안하였으며, 이를 통해 기존의 이산클록동기화 알고리즘을 수정하지 않고서도 클록 시간의 불연속성에 의한 문제점들을 해결할 수 있도록 하였다. 아울러 DCT에 의해 이산클록동기화 하에서 생성된 태스크 스케쥴이 연속 클록동기화에 의해 생성된 스케쥴과 동일함을 증명하여 DCT의 동작이 이론적으로 정확함을 증명하였다. 또한 분산 실시간 시스템에서 지역 클록(local clock)이 기준 클록과 완벽하게 일치하지 않아서 발생하는 스케쥴링상의 문제점을 다루었다. 이를 위해 먼저 두 가지의 스케쥴링 가능성, 지역적 스케쥴링 가능성(local schedulability)과 전역적 스케쥴링 가능성(global schedulability)을 정의하고, 이를 위해 시간적 제약을 정적으로 변환시키는 SCT (Static Constraint Transformation) 기법을 제안하였다. SCT를 통해 지역적으로 스케쥴링 가능한 태스크는 전역적으로 스케쥴링이 가능하므로, 단지 지역적 스케쥴링 가능성만을 검사하면 스케쥴링 문제를 해결할 수 있도록 하였고 이를 수학적으로 증명하였다. In this paper, we present static and dynamic constraint transformation techniques for ensuring timing requirements in a distributed real-time system possessing periodically synchronized distributed local clocks. Traditional discrete clock synchronization algorithms that adjust local clocks instantaneously yield time discontinuities. Such time discontinuities lead to the loss or the gain of events, thus raising serious run-time faults. While continuous clock synchronization is generally suggested to avoid the time discontinuity problem, it incurs too much run-time overhead to be implemented in software We propose a dynamic constraint transformation (DCT) technique which can solve the problem without modifying discrete clock synchronization algorithms. We formally prove the correctness of the DCT by showing that the DCT with discrete clock synchronization generates the same task schedule as the continuous clock synchronization. We also investigate schedulability problems that arise when imperfect local clocks arc used in distributed real-time systems. We first define two notions of schedulability, global schedulability and local schedulability, and then present a static constraint transformation (SCT) technique. The SCT ensures that it is sufficient to check the schedulability of a task locally in a node with a local clock, since the global schedulability of the task is derived from its local schedulability through SCT. We formally prove the correctness of SCT.
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실시간 시스템 설계를 위한 주기 할당 알고리즘 (pp.223-226)
유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1997 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2Ⅳ
일반적으로 실시간 시스템의 시간적 특성은 시스템의 입력과 출력의 양단간에 부과되는 양극단 시간 제약으로 기술된다. 양극단 시간 제약은 각 태스크들이 취할 수 있는 주기값의 범위를 결정하는데, 이로부터 각 태스크들의 주기값을 유도할 수 있다. 이 때 주기값의 유도는 주기 조화성과 자원 이용을 고려한 목적 함수를 포함한 비선형 최적화 문제이다. 주기 유도 문제는 광범위한 해공간을 갖는 NP-hard 문제로서, 본 논문에서는 이 문제를 명확하게 정의하고 그 해법을 제시한다. 본 연구에서는 GCD 할당 정리와 출력 태스크에 적용하는 주기 조화성을 통해 선형 수행 시간을 가지는 근사(approximation) 알고리즘을 제안한다. 제시된 알고리즘은 최적해와 비교하여 자원 이용률의 측면에서 항상 1/2배 이상의 성능을 보장한다.
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실시간 제약 조건의 동적 / 정적 변환을 통한 클록 동기화 문제 해결
유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅲ
본 논문에서는 클록들을 주기적으로 동기화하는 분산 실시간 시스템에서 주어진 태스크의 시간 제약(timing constraint)을 변환시는 두가지 기법을 제안한다. 전형적인 이산 클록 동기화(discrete clock synchronization) 알고리즘은 클록의 값을 순간적으로 보정(correct)하여 클록의 시간이 불연속적으로 진행하게 한다. 이러한 시간상의 불연속성은 태스크의 시작제한시간(release time)이나 종료시한(deadline)과 같은 이벤트를 잃어버리거나 다시 발생시키는 오류를 범하게한다. 클록 시간의 불연속성을 피하기 위해 일반적으로 연속 클록 동기화(continuos clock synchronization) 기법이 제안되었지만 소프트웨어적으로 구현되기에는 많은 오버헤드를 유발시키는 문제점이 있다. 이에 따라 연속 클록 동기화는 PLL (Phase-Locked Loop)을 이용한 별도의 하드웨어를 사용하는 것이 보통이다. 본 논문에서는 연속 클록 동기화 기법을 사용하는 대신, 태스크의 시간 제약을 동적으로 변환시키는 DCT (Dynamic Constraint Transformation) 기법을 제안하였다. DCT는 소프트웨어적으로 구현이 가능하여 새로운 하드웨어를 필요로 하지 않으며, 이를 통해 기존의 이산적으로 동기화된 시스템에서 클록 시간의 불연속성에 의한 문제점들을 해결할 수 있다. 또 다른 문제점으로서, 클록의 물리적인 특성으로 인해 동기화된 클록들이 상한된(bounded from the above) 오차(skew)를 갖는다는 것이다. 이러한 오차는 지역 클록(local clock)에 대해 만족될 수 있는 임의의 실시간 제약 조건이 전역 클록(global clock)에 대해서는 만족되지 않을 수 있음을 의미한다. 본 논문에서는 이를 위해 먼저 두가지의 스케쥴링 가능성, 지역적 스케쥴링 가능성(local schedulability)과 전역적 스케쥴링 가능성(global schedulability)을 정의하고, 실시간 제약을 정적으로 변환시키는 SCT (Static Constraint Transformation) 기법을 제안하였다. SCT를 통해 지역적으로 스케쥴링 가능한 태스크는 전역적으로 스케쥴링이 가능하므로, 단지 지역적 스케쥴링 가능성만을 검사하면 스케쥴링 문제를 해결할 수 있도록 하였다.
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SoC(System-on-Chip) 설계와 검증을 지원하는 실시간운영체제
김지민 ( Jimin Kim ),유민수 ( Minsoo Ryu ) 한국정보처리학회 2005 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.12 No.1
최근 SoC를 포함하는 대부분의 임베디드시스템에서는 RTOS가 선택이 아닌 필수적인 구성요소가 됨에 따라 SoC 개발의 초기단계에서부터 RTOS를 도입하는 것이 바람직하다. 하지만, 기존의 범용 RTOS가 제공하는 기능은 대부분 응용 소프트웨어의 개발과 수행을 위한 것으로 SoC 개발 및 검증에는 적합하지 않은 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 SoC 개발을 위해 운영체제가 만족시켜야할 요구사항을 제시하고, 소프트웨어의 재사용성과 SoC의 검증을 함께 지원하는 VPOS(Verification-Purpose OS)를 개발하였다. VPOS는 초경량의 단순한 계층적 구조(layered structure)를 가지는 RTOS로서 소프트웨어 재사용을 위해 POSIX 표준 API, 유닉스 호환 디바이스 드라이버 인터페이스, HAL 등을 제공한다. 또한 SoC 설계의 검증을 위해 RT 수준의 통합시뮬레이션에 적합한 커널 구조 및 최적화된 코드, 하드웨어 테스트를 위한 쉘 명령어, 응용 소프트웨어의 디버깅을 위한 KREM(kernel resource and event monitoring) 등의 특징을 함께 제공한다.
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모바일 기기에서 공개 API 를 통한 신원 증명 서비스의 문제점 분석
김상기(Sanggi Kim),유민수(Minsoo Ryu) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.2
공인인증서의 독점적 지위가 폐지됨에 따라 사설 인증서가 대안으로 떠오르는 상황에서 블록체인과 DID(Decentralized Identifier)를 결합한 신원 증명 서비스가 주목받고 있다. 하지만 신원 증명 서비스의 접근성이 용이해짐에도 불구하고, 개인정보보호 문제가 발생하고 있어 그에 대한 개선방안이 요구되고 있다. 본 논문에서는 모바일기기를 활용한 신원 증명 서비스에서의 인증 과정과 개인정보보호 측면에서의 문제점을 분석하여 신원 증명에 사용되는 정보와 취약점을 알아보고 그에 대한 해결 방법을 제안한다.
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