최근 클라우드 컴퓨팅, 사회 관계망 서비스 등의 분야에서 고속 저장 장치에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 성능이 우수한 고속 저장 장치가 개발되고 있지만 현재 리눅스 운영체제의 입출력 스택은 하드 디스크 드라이브를 고려해서 설계되었기 때문에 고속 저장 장치를 충분히 활용하고 있지 못하다. 이 논문에서는 고속 저장 장치의 입출력 대역폭과 입출력 지연시간을 최대로 활용할 수 있는 최적화된 입출력 스택을 제안한다. 이를 위해 기존 리눅스의 블록 입출력 계층을 새로운 인터페이스를 가지는 입출력 계층으로 대체하고 최적화한다. 제안된 입출력 계층은 기존의 하드 디스크 드라이브를 고려한 블록 계층을 우회하고 디바이스 드라이버를 최적화하여 고속 저장 장치의 성능을 최대한 이용할 수 있게 해준다. 또한, 리눅스의 ext2/ext4 파일 시스템을 제안된 입출력 계층 위에서 동작할 수 있도록 최적화하였고, 벤치마크 실험 결과를 통해서 제안하는 입출력 스택은 기존 리눅스 입출력 스택과 비교하여 1.7배 정도의 성능 향상이 있음을 확인할 수 있었다.
정보, 전산 산업의 발달이 급속하게 이루어짐에 따라 필연적으로 정보의 저장 및 입출력에 관계된 정보저장장치는 용량의 대량화, 입출력 속도의 고속화가 요구된다. 홀로그램을 이용한 정보저장장치는 데이터의 기록·재생의 원리상 체적 홀로그램의 원리를 이용하여 한 점에 대량의 면정보를 저장할 수 있는 페이지 지향적인 메모리(Page-oriented Memory)로써 입출력 방식으로 병렬 데이터 처리방식을 사용하므로 근본적으로 입출력 속도를 초고속화 할 수가 있으며, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템이 가능하므로 데이터 접근 시간도 매우 빠르게 할 수 있다. (중략)
임베디드 시스템에서 입출력에서 소모되는 전력양은 상당한 수준이다. 입출력 장치에서의 수행되는 타스크의 순서를 정하여 전체적으로 입출력 장지에서의 휴식 시간을 최대한 많이 허락하는 기법이 필요하다. 기존의 연구는 입출력 장치 소비 전력 최소화를 위한 타스크 스케줄링 문제를 단순한 지협적인 휴리스틱에 기반하여 풀었다. 본 연구는 기존의 연구에서의 방법과는 달리 최적의 해를 내는 해법을 제시한다. 구체적으로 시간 제약 조건을 가진 저전력을 위한 타스크 스케줄링 문제를 ILP (integer linear programming) 기법을 적용하는 방법을 제시한다. 본 연구는 또한, 실험을 통해 주어진 시간 안에 최적의 해를 구하는 문제의 크기를 판단하는 기준을 제시할 수 있다는 의의를 가진다.
유비쿼터스 가정환경에서 서비스를 제공하기 위한 다양한 장치들은 각기 고유한 인터페이스를 가진다. 사용자는 이 장치들을 제어하기 위해서 각각 다른 인터페이스에 익숙해야 하며, 결국 장치 수만큼의 인터페이스를 다루어야 한다. 이와 같은 불편을 해소하기 위해서는 하나의 입력 장치로 여러 장치들을 조작하는 사용자 인터페이스가 필요하다. 특히 유비쿼터스 가정환경에서는 다양한 장치들의 상태 및 기능 등이 동적으로 변하고, 장치가 설정되는 환경도 일정하지 않기 때문에 사용자 중심의 유비쿼터스 환경을 제공하기 위해서는 다양한 인터페이스를 통합할 필요가 있다. 사용자가 비슷하게 인지하는 이종 장치들의 기능을 통합하여 사용자 인터페이스의 동일한 입력으로 매핑한다면 사용자의 부담을 줄일 수 있을 것이다. 본 논문에서는 유비쿼터스 가정환경의 다양한 장비들과 인터페이스 사이의 입출력 관계를 분석하여 시맨틱 네트워크로 모델링하는 방법을 제안한다. 각 장치의 상태와 기능을 시맨틱 네트워크로 정의하고, 노드나 엣지 사이의 유사도를 평가하여 장치와 사용자 인터페이스 사이를 자동으로 매핑한다. 제안하는 방법을 가정환경 입출력장치에 적용하고, 입출력 매핑을 시뮬레이션하는 환경을 구현하여 유용성을 검증한다.
최근 빅데이터 처리에 대한 요구가 급증하면서 매니코어 계산 장치의 개발이 활발히 진행되고 있어 계산 장치와 입출력 저장장치의 성능 격차는 과거보다 더욱 두드러지고 있다. 이런 상황에서 메모리 가상화 서비스 기술은 입출력 저장 장치의 성능 문제를 완화할 최적의 대안으로 주목받고 있다. 본고에서는 방대한 데이터를 처리해야 하는 응용 프로그램에게 입출력 저장 장치의 성능 한계를 극복하고 데이터 처리 비용을 최소화 할 수 있도록 원격 메모리를 이용한 대용량 가상 물리 메모리 제공 서비스를 지원하는 최근 메모리 가상화 서비스 기술 동향에 대해 알아본다.
본 논문에서는 ARM 기반 모바일 시스템의 가상화를 지원하는 가상 머신 모니터 ViMo 상에서 블록입출력 장치 가상화 방법을 제안한다. 블록 입출력 장치 가상화는 물리 블록 장치에 대한 가상 블록 장치를 가상 머신에 제공함으로써 여러 가상 머신이 동일한 물리 블록 장치를 동시에 사용하는 것이 가능하게 한다. 본 논문에서는 블록 입출력 장치 가상화 방법을 설명하고 구현 결과를 실험을 통해 확인하였다.
입출력 장치를 사용하기 위해서는 장치 구동기와 기본적으로 입출력 포트를 제어하는 기능이 요구된다. 본 논문에서는 윈도우즈98 환경에서 이러한 기능을 제공하기 위한 VxD 개발에 관한 기법을 제시하였다. 제시한 기법의 타당성을 검증하기 위하여 입출력 포트 제어용 VxD 프로그램을 개발하고, 실험용 LED 보드를 PIO 포트에 연결하여 VxD의 동작 상태를 확인하였다.
주문형 비디오 시스템에서 비디오 서버의 입출력 대역폭은 지연 시간을 증가시키는 원인이 되는 중요한 자원이다. 공유를 통하여 비디오 서버의 입출력 요청을 감소시키는 다수의 방법들: 일괄처리, 브리징, 피기백킹이 제안되었다. 일괄처리는 같은 객체에 대한 요청들을 묶어서, 기억장치 서버에 대한 하나의 입출력 요청을 만드는 것이고, 피기백킹은 객체의 대응하는 입.출력 스트림들을 그룹으로 서비스할 수 있는 하나의 스트림으로 병합하기 위하여 진행중인 요청들의 디스플레이 율을 변경하는 정책이다. 본 논문에서는 인기 있는 비디오에 대한 요청들이 가능한 한 스케줄 될 수 있도록 비디오 서버의 입출력 스트림 용량을 예약해 두고 상반관계에 있는 두요소: 스트림 요청의 지연시간과 입출력 요청의 감소를 적절히 절충한 하이브리드 장치 대역폭 감소 정책을 제안하고, 시뮬레이션을 통하여 제안하는 정책의 성능을 평가한다.
내장형 기기의 다양성 및 적용 범위의 확장으로 내장형 기기용 운영체제도 기기별 다양성을 지원할 것이 요구되고 있다. 이러한 특성을 갖는 운영체제를 조림형 운영체제라 한다. 본 논문에서는 조림형 실시간 운영체제인 Qplus커널의 입출력 시스템 개발에 대하여 기술한다. Qplus의 입출력 시스템은 사용자의 요구에 따라 입출력 장치 구동기의 조림이 가능하며 일관된 사용자 인터페이스 및 간편한 장치 구동기 인터페이스, 빠른 입출력을 지원한다. 현재 SA110 보드를 사용한 ITSB 에서 시험되었으며 앞으로 AIO, 가상 터미널 구동기의 지원 및 입출력 성능 시험을 수행할 예정이다.
리눅스 Cgroups은 컨테이너 기반 클라우드 서비스 구축에서 각 컨테이너 별 시스템 자원을 할당하기 위한 핵심적인 역할을 담당하고 있다. 특히 입출력 자원의 경우 리눅스 Cgroups은 컨테이너의 가중치에 따라 입출력 대역폭을 분배하는 기법을 지원하고 있다. 그러나 성능 분석 결과에 따르면 현재 리눅스 Cgroups의 입출력 대역폭 분배 기법은 NVMe SSD와 같은 고성능 저장장치를 사용할 경우 입출력 성능이 크게 저하된다는 한계점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 리눅스 Cgroups을 위한 새로운 피드백 기반의 동적 대역폭 분배 기법을 제안하고자 한다. 제안하는 기법은 가중치에 따라 입출력 크레딧을 분배하며 고성능 저장장치의 성능 변화를 동적으로 반영해 입출력 크레딧을 계산함으로써 저장장치의 성능 저하를 최소화한다. 제안된 기법은 리눅스 커널 5.3에 구현되었으며 성능 평가 결과 정확한 입출력 대역폭 분배를 수행할 뿐만 아니라 기존 기법에 비해 최대 2배 높은 입출력 성능을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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