Xen-ARM의 모바일폰 적용을 위한 실시간 인터럽트 처리 필요성 및 해결방안

국문 초록 (Abstract)

현재 모바일 폰은 실시간 운영체제를 구동하는 CP(Communication Processor)와 범용 운영체제를 구동하는 AP(Application Processor), 두 개의 프로세서를 사용하고 있다. 임베디드 가상화는 하나의 칩 위에 실시간 운영체제와 범용 운영체제를 동시에 동작시킬 수 있는 솔루션을 제공하면서, 각각의 운영체제가 서로 고립되어 동작하도록 한다. 따라서 임베디드 가상화 솔루션을 모바일 폰에 적용하면 하나의 프로세서를 사용하여 비용을 절약하면서, 하이퍼바이저 위에 고립된 각각의 운영체제를 구동할 수 있기 때문에 각광을 받고 있다. Xen-ARM은 모바일 기기에서 가장 많이 사용되는 ARM 프로세서에서 동작하는 하이퍼바이저로 임베디드 기기의 탑재를 목적으로 개발되었다. 그러나 현재의 Xen-ARM의 크레딧 스케쥴러는 CPU 공평성에 포커스를 맞추고 있어 실시간 IO를 제한된 시간 안에 처리할 수 없기 때문에, 실시간 IO를 처리해야 하는 임베디드 기기에 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 현재 Xen-ARM이 실시간 IO를 지원할 수 없는 것을 실험을 통해 보여주고, 실시간 IO를 지원하기 위한 방안을 제시한다. 또한 수정된 Xen-ARM을 모바일 폰에 적용하는 방안에 대해 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1. 연구배경 1
• 1.2. 논문의 구성 3
• 2. 배경지식 및 관련 연구 4
• 2.1.크레딧 스케쥴러의 동작 4
• 2.2. 보안 인터럽트 (SECURE INTERRUPT) 5
• 2.3. 기존 연구 5
• 2.3.1. L4의 실시간 지원에 관한 연구 5
• 2.3.2. Xen의 실시간 지원에 관한 연구 7
• 3. XEN-ARM의 IO 지연시간 분석 9
• 3.1. 실험 환경 9
• 3.2. 드라이버 도메인까지 지연시간 10
• 3.2.1. 다중 BOOST(Multiple Boost) 문제 (MB) 10
• 3.2.2. Non-Boost 문제 (NB) 11
• 3.2.3 .임계영역의 para-virtualization 문제 (CS) 11
• 3.2.4. 타이머에 치우친 스케쥴러 문제 (TB) 12
• 3.3. 실시간 도메인까지 지연시간 13
• 4. 실시간 인터럽트 지원을 위한 스케쥴러 14
• 4.1. 드라이버 도메인까지 지연시간을 없애기 위한 수정사항 14
• 4.1.1. 실시간 인터럽트에 FIQ 사용 14
• 4.1.2. 실시간 인터럽트 처리시 선점적용 15
• 4.2. 실시간 도메인까지 지연시간을 없애기 위한 수정사항 17
• 4.2.1. 고정 우선순위 적용 17
• 5. 성능 분석 18
• 5.1. 제안한 스케쥴러에서 드라이버 도메인까지 지연시간 18
• 5.2. 제안한 스케쥴러에서 실시간 도메인까지 지연시간 20
• 5.3. 제안한 스케쥴러에서 CPU공평성 평가 20
• 6. 제안한 스케쥴러를 통한 모바일 가상화 적용모델 23
• 7. 결론 24
• 8. 참고문헌 25