최근 스토리지 서버에 사용되는 코어가 싱글코어에서 점차 발전하여 멀티코어가 됨에 따라 스토리지 서버에 많은 기능들이 추가되었다. 이러한 기능들을 효과적으로 사용하기 위해서는 스토리지 서버를 효율적으로 관리하는 프로그램이 필요하다. 이에 멀티코어를 효과적으로 사용하여 스토리지 서버를 효율적으로 관리할 수 있도록 멀티쓰레드 프로그램으로 스토리지 서버 프로그램을 구현하였다. 멀티쓰레드 소프트웨어는 동시 동작으로 인해 개발하는데 어려움이 있으므로 이를 해결코자 DEVS 형식론 기반의 멀티쓰레드 소프트웨어 개발 방법을 이용하였다. DEVS 형식론 기반의 모델링과 시뮬레이션을 거치고 소프트웨어를 구현하여 개발의 어려움과 검증에 대한 부분을 해결하였다.
오늘날 공공부문의 정보시스템 조직은 정보자원관리의 중요성을 인식하고 정보자원의 관리를 강화하고 있다. 이들 정보자원관리의 핵심대상 중 하나가 서버 성능관리로 서버구매, 운영, 유지보수 등 전 생명주기 동안 중요하게 관리되어야 한다. 한편, 공공부문의 서버도입이나 구매 시 최소코어수 지정은 도입서버 성능 뿐만 아니라 도입과 운영비용에 매우 큰 영향을 미치게 되므로 다양한 요소를 고려하여 최적의 개수를 지정하는 것이 필요하다. 본 연구는 이러한 도입서버의 최소 코어수 지정에 대한 연구로써 정부통합전산센터의 장비도입 사례를 통해서 공공부문 정보화사업에서의 도입장비 관련 주요이슈와 문제점을 분석하였다. 또한 이에 대한 해결방안으로 비용, 환경 그리고 기술 등 3가지 관점에서 최소 코어수 지정을 위한 고려요소와 적용방안을 제시하였다.
멀티-코어 프로세서는 최근 마이크로프로세서 시장의 주류 제품으로 자리 잡았다. 이러한 멀티-코어 프로세서를 기반으로 하는 서버들은 고성능 컴퓨팅 분야와 상용 응용 프로그램 분야에서 그 사용 범위를 넓혀가고 있다. 멀티-코어 프로세서는 높아진 병렬성으로 인하여 응용 프로그램의 성능도 한 단계 더 높여줄 것으로 기대된다. 하지만, 칩 내부의 여러 코어들이 공유 자원들을 사용하면서 발생하는 경쟁과 충돌이 성능에 병목으로 작용하기도 한다. 그러므로 멀티-코어 서버 상에서 높은 성능과 확장성을 얻기 위해서는 공유 자원의 사용을 최적화 하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 코어들 간의 공유 자원 사용에서 발생하는 긍정적/부정적인 효과들이 실제 응용 프로그램의 성능에 어떻게 반영되는지 실험을 통하여 분석해 본다. 또한 이러한 분석을 통하여 멀티-코어 서버의 성능을 특성화한다.
멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드는 지원 가능한 대역폭의 합이 포트의 수에 따라서 결정된다. 따라서 I/O 버스와의 대역폭 균형을 맞출 수 있는 장점이 있다. 또한 상대적으로 저렴한 스위치 가격으로 높은 대역폭을 지원해 줄 수 있다. 이러한 이유에서 최근 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드는 고 가용성 서버뿐만 아니라 고성능 서버에서도 사용되기 시작하고 있다. 본 논문에서는 이러한 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드가 지원할 수 있는 최대 대역폭을 분석한다. 특히 최근에 등장한 멀티 코어 프로세서 서버에서 TCP/IP 성능 측정을 수행하여 멀티 코어 자원을 최대한 활용하는지를 분석한다. 분석 결과 현재 리눅스가 제공하는 인터럽트 분산 정책 및 패킷 처리 기법으로는 멀티 포트 네트워크 인터페이스 카드의 높은 대역폭 특성을 최대한 활용하기에는 부족함을 밝힌다. 또한 각 포트 별로 들어오는 네트워크 흐름의 특성이 서로 다를 때에 시스템이 그에 신속히 적응하지 못함을 측정 결과를 통해서 보인다. 이러한 측정 및 분석 결과는 멀티 코어 시스템에서 멀티 포트 NIC을 최대한 활용하기 위한 리눅스의 향상 필요성을 시사하며 그를 위한 방안을 제시할 수 있다.
무선인터넷의 발달과 더불어 $ad\_hoc$ 네트워크 응용이 점차 늘어나고 있다. 본 연구에서는 PDA를 이용하여 $ad\_hoc$ 네트워크 환경을 구축하고 데이터를 공유하며 동기화하는 응용으로 골프 플레이어간의 스코어를 공유하는 응용을 구축하였다. 기존의 골프 점수 관리 프로그램들은 골프장 정보, 플레이어 정보 등을 클라이언트/서버 환경으로 PC에서 다운받거나 유무선 인터넷, 적외선 통신으로 골프 게임에 관련된 정보를 관리하였다. 본 논문의 골프 스코어 관리 응용 프로그램은 블루투스를 이용하여 무선 네트워크를 구축함으로써 실시간 $ad\_hoc$ 환경에서 고정 서버의 도움 없이 골프 스코어 공유를 가능하게 하였다.
멀티 코어 프로세서는 현재 많은 고성능 서버에 적용되어 사용되고 있다. 최근 이들 서버는 점차 높은 네트워크 대역폭 활용을 요구하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 멀티 코어를 효율적으로 활용하여 네트워크 처리율을 향상시키는 방안이 필요하다. 그러나 현재 운영체제들은 멀티 코어 시스템을 멀티 프로세서 환경과 거의 동일하게 다루고 있으며 아직 멀티 코어의 고유 특성을 고려한 성능 최적화 시도는 미흡한 상태이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 멀티 코어의 특성을 최대한으로 고려하여 프로세스 스케줄링을 결정함으로써 통신 성능을 향상시키는 방안에 대해서 연구한다. 제안되는 프로세스 스케줄링은 멀티 코어 프로세서의 캐쉬 구조, 프로세스의 통신 집중도, 그리고 각 코어의 부하를 기반으로 해당 프로세스에게 최적의 코어를 결정하고 스케줄링한다. 제안된 기법은 리눅스 커널에 구현되었으며 측정 결과는 최신 리눅스 커널의 네트워크 처리율을 20%까지 향상시켰으며 프로세서 자원은 55% 더 절약할 수 있음을 보인다.
서버 및 PC 시장에서의 멀티코어 프로세서의 강세는 임베디드 기기에도 이어지고 있으며 최근 이기종 멀티코어 프로세서를 탑재한 임베디드 제품들도 출시되고 있다. 태스크 스케줄러 관점에서 멀티코어 프로세서는 태스크들이 효과적으로 스케줄링 될 수 있도록 코어를 선택하고 태스크의 이주를 통해 다른 코어들과의 로드를 유지해야 한다. 그러나 현재 임베디드 기기의 태스크 스케줄러는 모든 코어에 동일한 정책을 적용함으로써 태스크의 특징에 따른 효과적인 자원관리를 못하고 있다. 본 논문에서는 코어별로 스케줄링 정책을 관리하는 기법을 적용함으로써 태스크의 특징에 따른 코어의 활용을 높일 수 있는 방안을 제시한다.
최근 프로세서는 회로의 집적도 기술을 동작속도를 높이는 것에서 코어의 수를 늘리는 것으로 활용하고 있다. 근래에는 4코어, 8코어가 널리 쓰이고 있으며 서버급에서는 15코어, 18코어까지 출시되고 있다. 또한 향후 몇 년 안에 128코어를 넘어서서 수백 혹은 수천 코어의 Manycore 시스템까지 예상되고 있다. 이에 반해 프로세서를 관리하는 소프트웨어인 운영체제는 아직은 적은 수의 코어에 최적화되어 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 현재의 운영체제가 Manycore 시스템에서 어떠한 문제가 있는지를 알아보고, 세계 여러 연구소에서 이러한 문제를 해결하기 위해 제시한 몇 가지 운영체제를 소개함으로써 Manycore 시스템에 대응하는 운영체제의 변화를 살펴본다.
현재 멀티 코어 프로세서는 많은 서버에 적용되어 사용되고 있으며, 향후에는 하나의 프로세서 패키지에 포함될 코어의 개수는 계속해서 증가할 것이다. 그러나 현재 운영체제들은 멀티 코어 시스템을 멀티 프로세서 환경과 거의 동일하게 다루고 있으며 아직 멀티 코어 특성을 고려한 성능 최적화 시도는 미흡한 상태이다. 본 논문은 SMP와 NUMA 구조의 멀티 코어 프로세서 환경에서 통신 프로세스와 네트워크 인터럽트의 프로세서 친화도를 변화시키며 네트워크 처리율과 코어의 유휴 자원 양을 정량적으로 분석한다. 측정 결과 프로세서 친화도에 따라 통신 처리율은 크게 변하지 않지만 프로세서 자원의 요구량에는 크게 영향을 주는 것을 보인다. 또한 이러한 프로세서 자원의 영향은 멀티 코어 프로세서의 캐쉬 공유 구조 및 메모리 분산 구조와 밀접한 관계를 갖고 있음을 밝힌다.
현재 자동차 산업계에서 AUTOSAR는 효율적인 차량용 소프트웨어 개발을 위해 필수로 적용되고 있으며 자동차의 실시간 요구사항을 만족시키기 위해 실시간 운영체제를 사용한다. 하지만 AUTOSAR에서 제공하는 코어 간 클라이언트-서버 통신은 클라이언트 태스크에서 보낸 서비스 요청을 FIFO 순서로 처리하기 때문에 우선순위가 높은 태스크의 서비스가 낮은 태스크의 서비스 때문에 늦게 처리될 수 있다. 이는 우선순위 역전 현상이며 서비스의 처리 결과를 기다리느라 우선순위가 높은 태스크의 응답시간이 지연되므로, 이 태스크가 차량 안전에 있어 중요하다면 치명적일 수 있다. 이 논문에서는 서비스의 처리 순서가 결과에 무관한 경우에 한해 우선순위 큐를 도입함으로써 이 문제를 해결하였다. 제안된 기법은 Infineon 사의 TC297 MCU와 ETAS 사의 AUTOSAR 소프트웨어에서 실험했으며 우선순위가 높은 태스크의 응답시간이 1.42%의 오버헤드를 통해 1.26배 감소하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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