모바일 환경에서의 게임 서버는 클라이언트의 요청을 처리하는 버퍼를 생성하기 위해 일반적으로 동적 메모리 할당을 빈번하게 수행한다. 이는 시스템에 부하를 가중시키고 메모리 단편화를 발생시키게 되어 게임 서버의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 고정크기 메모리 풀 관리 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서의 메모리 풀은 원형 연결 리스트 형태의 순차적 메모리 구조를 가지며, 이를 통해 게임 서버에서의 메모리 단편화 문제를 해결하고, 메모리 할당과 해제를 위해 필요한 메모리 블록의 탐색 시간 비용을 줄일 수 있다. 실험에서는 제안하는 방법과 잘 알려진 오픈소스 메모리 풀 라이브러리(boost) 기반의 메모리 풀 관리방법을 이용하여, 동적 할당을 수행할 때의 성능평가를 통해 해당 기법의 효율성을 보이도록 한다.
실시간 운영체제가 탑재되는 임베디드 시스템의 공간제약 특성상 한정된 자원을 가질 수밖에 없기 때문에 자원의 효율적인 사용 및 관리가 필수적이다. 특히 CPU 와 함께 한정된 크기의 메모리는 운영체제의 중요한 자원으로, 효율적인 메모리 관리를 통해 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 실시간 운영체제의 동적 메모리 관리기법 중 메모리 풀에서의 메모리 누수 방지 기법을 설계 및 구현하였다
블록체인은 분산 원장 기반 기술로 블록체인 네트워크에 참여하는 모든 노드들은 P2P 네트워크로 연결되어 있다. 블록체인 네트워크에서 트랜잭션이 생성되면, 트랜잭션은 블록체인 노드들에 의해 전파되고 유효성을 검증 받는다. 검증된 트랜잭션은 P2P 네트워크를 통해 각 노드와 연결되어있는 Peer들에게 전송되고, Peer들은 트랜잭션을 메모리 풀에 보관한다. P2P 네트워크 특성상 블록체인 노드가 전달하는 트랜잭션의 수와 종류는 각 노드마다 달라 모든 노드들이 동일한 메모리 풀을갖지 못하는 문제가 발생함에 따라 메모리 풀에 저장되어있는 트랜잭션들은 거래 수수료 조작, 이중 지불 문제, DDos 공격탐지 등의 문제를 해결하기 위해 연구가 필요하다. 본 논문에서는 거래 수수료 조작, 이중 지불 문제, DDos공격 탐지 등과 같은 문제를 해결하기 앞서 메모리 풀의 트랜잭션들을 분석한다. 따라서 본 연구는 블록체인기술을 기반으로 구현된 암호화폐 시스템인 비트코인과 이더리움의 각 노드 메모리 풀에 저장되어있는 트랜잭션들을 수집하고 얼마만큼의 공통된 트랜잭션들을 가지고 있는지 자카드 유사도를 이용하여 분석한다.
최근 대용량 데이터를 프로그램 자체에서 생성시키면서 구동되는 빅데이터 프로그램, 머신 러닝 프로그램 같은 응용 프로그램의 사용이 일상화됨에 따라 기존의 메인 메모리만으로는 메모리가 부족하여 프로그램의 빠른 실행이 어려운 경우가 발생하고 있다. 특히, 코로나 변이 바이러스 발생으로 염기서열 전체의 유전 변이 여부를 분석해야 하는 상황에는 더욱 빠르게 결과를 도출해야 하는 필요성이 대두되었다. 대용량 데이터를 병렬실행으로 빠른 결과를 필요로 하는 전장유전체(WGS; Whole Genome Sequencing) 분석 방법에 기존 SSD에서 대용량 데이터를 처리하는 것이 아닌 자체 개발한 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에 적용하여 성능을 측정한 결과 기존 SSD 시스템에 비해 16%의 성능 향상이 있었다. 그리고, 그 외의 다양한 벤치마크 시험에서도 워크플로우의 task별 SortSampleBam, ApplyBQSR, GatherBamFiles등 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에서도 SSD를 사용한 경우보다 IO 성능이 각각 92.8%, 80.6%, 32.8% 실행시간 단축을 보였다. 전장유전체파이프라인 분석같이 대용량 데이터 분석시 본 연구에서 개발한 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에서 분석할 경우 런타임(run time)시 발생하는 측정 지연을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
디지털 컨버젼스 시대가 도래하면서 자원이 제한된 소형기기들의 사용이 비약적으로 증가하는 추세이다. 실시간 운영체제가 탑재되는 임베디드 시스템은 특성상 제한된 메모리를 가지기 때문에 제한된 메모리를 효율적으로 사용할 수 있는 기법이 적용되어야 한다. 이러한 제한된 메모리 관리를 효율적으로 사용하도록 기존의 CNU_RTOS에서는 실시간 운영체제의 메모리 관리 기법인 메모리 풀(Pool)과 힙(Heap) 알고리즘을 사용하였다. 시간 결정성을 보장하기 위해 힙을 할당하는 방법으로 first fit 알고리즘을 사용하였지만 외부 단편화로 인한 메모리 낭비를 감수하게 되었다. 본 논문에서는 힙 스토리지 매니저에서 발생하는 외부 단편화를 최소화하기 위해 버디 시스템을 이용한 메모리 관리 기법을 설계 및 구현하였다.
연속적이고 무한히 발생되는 데이터 스트림을 관리하는 데이터 스트림 관리시스템(DSMS)은 연속질의를 이용하여 스트림을 처리한다. 연속질의는 질의 별로 독립적인 큐를 유지하기 때문에 질의 개수가 증가함에 따라서 메모리 비용이 증가되며, 잦은 메모리 할당으로 인한 시스템의 성능 저하를 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기존의 연구로 메모리 풀을 이용한 메모리 관리 기법이 있다. 하지만 페이지의 크기가 고정되어 있기 때문에 각 질의마다 필요로 하는 데이터 스트림의 최적의 크기에 적합하게 할당되지 못하여 메모리를 낭비하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 연속질의 처리를 위한 큐 메모리 관리 기법을 제안한다. 제안기법은 큐 관리 테이블에서 관리하는 각각의 큐 메모리들을 타임스탬프를 가지고 일정한 기간을 주기로 큐 메모리의 사용량을 분석한다. 분석된 큐 메모리들은 이전의 큐 메모리의 사용량과 현재 사용된 큐 메모리의 사용량을 비교함으로써 상한 값과 하한 값을 구함으로써 현재 큐 메모리에서 가지고 있는 사용량을 추가할 것인지, 줄일 것인지를 판단하여, 메모리의 사용량을 최적화 함으로써 시스템의 메모리 가용성을 향상한다. 제안 기법은 성능평가를 통해 메모리의 가용성이 기존의 방식에 비하여 향상된 성능을 보인다.
본 논문에서는 임베디드 자바 시스템을 위한 핵심 클래스 파일에서 상수풀 (constant pool) 의 각 항목들에 대해 통계를 내고 분석해 보았다. 분석 대상 클래스 파일들은 썬 마이크로 시스템사의 J2ME/CLDC 클래스 파일들과, RTJ Computing 사의 simpleRTJ 시스템의 클래스 파일들이다. 이들 파일들에 대한 분석 결과 임베디드 자바 시스템을 위한 핵심 클래스 파일에서 상수풀은 전체 파일 크기의 거의 절반에 해당되는 46%를 차지하고 있음을 알 수 있었다. 또한 상수풀에는 평균 44개의 상수들이 있으며, 이들 중 실제 바이트코드 실행에 사용되는 상수들은 단지 6퍼센트에 불과한 3개에 지나지 않았다. 나머지 78퍼센트의 상수들은 단지 형식 확인과 클래스 링크 목적으로만 사용되는 것들이었다. 이 결과는 실행 시간시 동적인 형식 확인과 클래스 렁크를 하지 않는 환경이라면 매우 큰 메모리 절감을 이룰 수 있음을 보여주고 있는 것이다. 본 연구의 결과는 클래스 파일이 ROM 등에 탑재되어 있는 임베디드 시스템 환경에 적용될 수 있다.
대칭형 멀티프로세서 시스템으로 구성된 클러스터의 메시지 전송 방법은 인트라노드인 프로세서 통신과 인터노드인 시스템 통신을 동시에 수행하므로, 노드들간의 통신 성능을 위한 메모리 버퍼의 사용과 버퍼 사이의 데이터 중복 복사가 인트라와 인터노드 사이의 통신 불균형을 가져온다. 푸쉬-풀 메시지의 버퍼 사용 기법을 제한하고 메시지 전송 수행단계를 수정하여 고속 네트웍을 위한 인터노드의 통신 불균형을 감소시켰고, 주소 전환과 전송-승인 신호 중첩 기법을 고속 네트웍에 적합하도록 변형하여 기존의 푸쉬-풀 메시지 기법과 비교, 분석하였다. 제안된 기법은 인터노드 사이의 통신 지연을 약 7~18% 감소시켰다.
실시간 운영체제는 효율성 및 공평성을 중시하는 다른 범용 운영체제와는 달리 논리적 정확성과 시간적 정확성을 보장하기 위해 스케줄링하는 운영체제를 의미한다. 임베디드 시스템에서 동작하는 실시간 운영체제는 제한된 환경에서 제한된 목적으로 사용되고 있다. 특히 메모리는 실시간 운영체제의 실행에 있어서 꼭 필요한 자원이므로 이에 대한 효과적인 관리가 필수적이라 할 수 있다. 본 논문은 동적 메모리 할당을 위한 힙 스토리지 매니저와 메모리 풀을 설계하고 구현한 내용을 기술한다.
실시간으로 입력되는 스트림을 저장하기 위한 메모리의 크기는 동적으로 변한다. 이 데이터 스트림을 처리하는 연속질의는 저장공간의 크기를 동적으로 관리해야 한다. 이를 위해, 저장되는 현재 데이터양에 따라 즉시 페이지 단위로 메모리를 할당 및 해제하는 기본적인 메모리 관리자가 연구되었다. 그러나 이 방법은 데이터 스트림을 저장하기 위해 메모리의 할당 및 해제를 매우 빈번하게 수행하게 된다. 또한 질의가 메모리가 부족할 때 즉시 페이지를 할당하기 때문에, 특정 지연되는 질의가 대량의 페이지를 점유하는 문제를 발생시킬 수 있다. 메모리관리자에서 발생하는 이와 같은 문제에 초점을 맞추어, 본 연구는 할당 및 해제 빈도수를 감소시키고, 질의 별로 최대한 균등하게 페이지를 분배하는 메모리 관리 기법을 제안한다. 본 기법은 질의의 페이지 이용률을 이용하여 할당 및 해제 빈도수를 크게 감소시키고, 질의의 지연 상태에 따른 메모리의 할당을 통하여 특정 질의의 메모리 독점을 방지할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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