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임베디드 시스템의 가상 머신 확장을 위한 메모리 압축의 필요성
이치영(Chiyoung Lee),홍철호(Cheol-Ho Hong),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B
임베디드 시스템 가상화는 PDA, 스마트 폰과 같은 장비에서 다양한 운영체제 및 응용프로그램이 동작하도록 컴퓨팅 자원에 대한 추상화를 제공한다. 반면 한정된 자원을 여러 가상 머신이 분할하여 사용함으로써 자원량의 제한이 더욱 심화된다. 특히, 메모리의 부족은 프로세스 실행에 반드시 필요한 자원으로 반드시 해결되어야 하는 문제이다. 본 논문은 메모리의 부족을 해결하기 위해 불필요한 메모리 공간에 대한 압축을 제안한다. 이는 가상화로 인한 메모리 분할과 프로세스의 메모리 상주 등의 이유로 인한 임베디드 시스템 가상화 환경에서의 메모리 부족을 해결할 수 있다. 본 논문은 이 메모리 압축 기법을 기술하고, 실제 가상화된 임베디드 시스템에서 경험한 메모리 부족 문제를 보인다. 이를 통해 메모리 절약 기법의 당위성을 증명하고, 향후 가상 머신 모니터에서의 메모리 압축 기법의 구현과 성능 평가의 기초를 다진다.
임베디드 시스템 가상화에서의 메모리 압축을 통한 페이지 스왑 기법 디자인
이치영 ( Chiyoung Lee ),유혁 ( Chuck Yoo ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.2
가상화 기법은 PDA, 스마트 폰과 같은 임베디드 시스템에서 다양한 운영체제와 응용 프로그램들을 제공할 수 있게 한다. 그러나 임베디드 시스템은 매우 제한된 컴퓨팅 자원을 갖고 있기 때문에 많은 수의 가상 머신을 동작하기 어렵다. 특히, 프로세스 동작에 필수적인 메모리 공간의 부족은 반드시 해결되어야 하는 문제이다. 데스크탑과 같은 시스템은 페이지 스왑을 통해 이를 해결하지만, 디스크가 없는 임베디드 시스템은 해결이 쉽지 않다. 본 논문은 메모리 공간 부족 문제를 해결하기 위해 불필요한 메모리 공간의 압축을 이용한 여유 공간의 추가 확보 기법을 제안한다. 페이지 압축을 통해 페이지 스왑하는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있게 한다. 이는 가상화로 인한 메모리 분할과 불필요한 프로세스의 메모리 상주 등의 이유로 인한 임베디드 시스템 가상화 환경에서의 메모리 부족 문제를 해결할 수 있다. 본 논문은 기능 구현에 앞서 임베디드 시스템과 가상화 환경에 맞춘 메모리 압축 스왑 기법을 디자인한다.
이치영(Chiyoung Lee),김도중(Doe-Jung Kim),이종원(Jong-Won Lee),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1A
최근 다양한 네트워크를 쉽게 구축/제거할 수 있고, 관리에 필요한 비용을 최소화하는 네트워크 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문은 이를 위한 대표적인 방법인 가상 라우터 구축에 초점을 맞춘다. 가상 라우터는 소프트웨어 라우터와 달리 각 가상 네트워크의 완전한 분리와 독립이 가능하다. 그러나 물리 자원에 대한 공유로 인한 성능 저하가 나타나는 문제가 있다. 이는 대량의 네트워크 트래픽을 처리해야 하는 라우터에 치명적이다. 따라서 본 논문은 가상 라우터에서의 성능 저하 정도를 측정하고, 이에 대한 원인을 분석한다. 이는 향후 성능 향상을 위한 가상 라우터 개선에 필요한 기반 자료로써 가치가 있다.
라우터 가상화 환경에서의 10G 이더넷 카드를 위한 네트워크 성능 분석
이치영(Chiyoung Lee),김도중(Dojung Kim),이종원(Jong-Won Lee),유혁(Hyuck Yoo) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.38 No.6
가상 네트워크는 논리적인 네트워크로, 다수의 가상 네트워크가 하나의 물리적 자원을 공유하여 동작한다. 따라서 가상 네트워크는 물리적인 네트워크의 구축에 비해 적은 비용으로 네트워크를 구축할 수 있다. 이러한 가상 네트워크를 구축하기 위해 요구되는 요소 중의 하나가 가상 라우터이다. 최근에는 고성능 PC 기반 플랫폼 상에서 가상 라우터를 구현하려는 연구도 진행되고 있다. 가상 라우터에서는, 한 가상 라우터의 동작 상태에 의해, 자원을 공유하고 있는 다른 가상 라우터가 영향을 받지 않아야 한다. 이러한 고립을 제공하기 위해 시스템 가상화 기술을 사용한다. 하지만 가상화 기술은 가상화에 따른 I/O 성능 열화의 문제가 있다. 특히, 라우터에서는 패킷의 송수신에 따른 I/O 작업이 많기 때문에, 이 I/O 성능 문제를 반드시 해결해야 한다. 본 논문에서는 가상 라우터 간의 고립을 보장하면서 가상화에 따른 I/O 오버헤드를 극복하기 위하여, Xen 기반 SR-IOV 기술을 적용한다. 그리고 실험을 통하여 SR-IOV 기술이 가상 라우터의 성능 향상에 효과가 있음을 보인다. 또한, 구축한 가상 라우터 상에서의 네트워크 성능을 측정하고 이를 분석한다. 이를 통해, 가상화 오버헤드 외에, 라우팅 과정과 멀티 코어 환경의 동기화 작업이 가상 라우터 성능 저하의 주요 원인임을 보인다. A virtual network is a kind of a logical network, and several virtual networks shares common physical resources. Therefore, compared to implement a physical network, a virtual network has a merit to be efficiently implemented in cost. A virtual router is a key component to implement virtual networks. Recently, researches of virtual routers on high performance commodity HW have been conducted. To support stable virtual networks, each virtual router does not affected by other virtual routers on the same physical platform. Generally, server virtualization techniques can be used to support isolation among virtual routers. However, the virtualization technique shows low I/O performance due to virtualization overhead. Because routers have executed many I/O operations to receive and transmit packets, the I/O overhead in virtualization should be avoided to implement high performance virtual routers This paper implements the Xen-based virtual router for isolation among routers, and reduces the virtualization overheads using SR-IOV to improve the I/O performance. And we show the performance effects by SR-IOV through an experiment. Also, we measure and analyze the performance of our virtual router. In here, We certificate a fact that the routing process and multi-core environment are reasons of the low network performance in the virtual router. This fact will be a foundation to develop some methods for network performance improvement in the virtual router.
가상화 환경에서 효율적인 메모리 사용을 위한 페이지 압축과 저장소 공유
이치영(Chiyoung Lee),이정환(Jung-Hwan Lee),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2A
가상화 환경은 제한된 시스템 상에서 가상 머신을 생성함으로써 다양한 컴퓨팅 환경을 제공한다. 이를 위해 가상 머신들은 물리적인 메모리를 공유하기 위해 분할하여 사용한다. 따라서 가상 머신의 수가 많아짐에 따라 각 가상 머신이 사용할 수 있는 메모리의 양은 작아진다. 이 문제를 해결하기 위해 제안된 기법 중 하나가 페이지 압축이다. 페이지 압축은 불필요한 페이지를 압축하여 메모리 내의 저장소에 저장한다. 하지만 메모리 내부에 저장소가 있어 접근 속도는 빠르지만 저장소의 크기에 해당하는 공간을 프로세스가 사용할 수 없다. 본 논문은 이를 해결하기 위해 관리 가상 머신의 메모리에 저장소를 두고 이를 각 가상 머신이 공유하는 기법을 제안한다. 그리고 압축이 성능에 미치는 영향을 실험/분석하여 기법의 타당성을 검증한다.
임베디드 가상화 환경에서의 우선 순위 기반 선택적 라이프타임 보장
이치영(ChiYoung Lee),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1
임베디드 가상화 환경은 제한된 전력량을 가진 임베디드 장비의 특성과 다수의 운영체제가 제한된 H/W 자원을 이용하는 가상화 특성을 모두 갖는다. 이는 효율적인 전력 관리가 반드시 필요하다. 본 논문은 전력 관리의 목적이 서비스의 이용을 최대로 늘리는 것이라는 사실에 초점을 두고, 임베디드 가상화 환경에서 태스크의 중요도에 따라 라이프타임을 다르게 보장하는 기법을 제안한다. 이를 위해 본 논문은 태스크의 중요도를 반영하기 위한 방법으로 가상 CPU에 우선 순위를 부여한다. 이 가상 CPU 우선 순위는 각 가상 CPU에서 동작하는 태스크의 중요도를 반영하기 위해 해당 태스크들의 우선 순위를 이용한다. 이를 통해 중요하지 않은 태스크의 라이프타임을 줄임으로써, 상대적으로 중요한 태스크의 라이프타임을 늘린다.