• 인터넷정보학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.57-67
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• 2021

Modern cloud computing is rapidly changing from traditional hypervisor-based virtual machines to container-based cloud-native environments. Due to limitations in I/O performance required for both virtual machines and containers, the use of high-speed storage (SSD, NVMe, etc.) is increasing, and in-memory computing using main memory is also emerging. Running a virtual environment on main memory gives better performance compared to other storage arrays. However, RAM used as main memory is expensive and due to its volatile characteristics, data is lost when the system goes down. Therefore, additional work is required to run the virtual environment in main memory. In this paper, we propose a hybrid in-memory storage that combines a block storage such as a high-speed SSD with main memory to safely operate virtual machines and containers on main memory. In addition, the proposed storage showed 6 times faster write speed and 42 times faster read operation compared to regular disks for virtual machines, and showed the average 12% improvement of container's performance tests.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.168-170
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• 2011

본 논문에서는 Xen 하이퍼바이저에서 연성 실시간 작업을 지원하기 위한 실시간 스케줄링 알고리즘을 제안하고 있다. 제안하는 기법은 하이퍼바이저에서 제공하는 Credit 스케줄러를 개선하여 실시간 게스트 운영체제의 VCPU를 우선적으로 처리하도록 하였다. 또한 실시간 VCPU가 실시간 처리를 위해 요구하는 프로세서 용량을 제외한 부분 내에서 비실시간 VCPU가 수행 될 수 있도록 프로세서 용량을 제한하였다. 실험을 통하여 제안하는 실시간 스케줄러가 실시간 태스크의 데드라인 실패율을 크게 줄임을 알 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.103-105
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• 2011

그림자 페이지테이블(shadow page table)은 MMU 를 가상화 함으로써 게스트 운영체제들이 하드웨어에서 제공하는 물리 메모리를 실제로 사용하는 것처럼 보이도록 하는 기술로 전가상화 지원 ARM 기반 가상머신 모니터인 ViMo 역시 게스트 운영체제간의 메모리 격리를 위해서 그림자 페이지 테이블을 사용한다. 본 논문에서는 그림자 페이지테이블의 성능을 향상시키기 위하여 ViMo에서 사용하는 그림자테이블에 지연 동기화 기법을 추가하는 방법에 대해 설명하고 성능상의 이점을 보인다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2021년도 제63차 동계학술대회논문집 29권1호
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• pp.1-3
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• 2021

서버 가상화 기술은 초기 하이퍼바이저 방식에서 비즈니스 민첩성을 높일 수 있는 컨테이너 기술로 진화하고 있다. 하지만, 컨테이너 기술은 운영체제를 공유하고 잦은 빌드와 배포로 보안과 안정성에 대한 문제가 제기되고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 서버 가상화 기술인 하이퍼바이저와 컨테이너 기술을 비교분석하고 애플리케이션 특성을 분석한다. 하이퍼바이저 기술은 하드웨어 가상화를 통해 안정성이 높은 반면 복잡하고 무거우며 속도가 느린 단점이 있다. 컨테이너 기술은 하이퍼바이저에 비해 가볍고 성능이 향상되는 반면 보안 및 안정성에 문제가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이를 통해 미션 크리티컬 워크로드를 가진 애플리케이션은 안정성이 우수한 하이퍼바이저 기술이 적합하고, 자원 사용이 가변적인 애플리케이션은 서버 확장이 유연하고 성능이 우수한 컨테이너 기술이 적합하다고 제안한다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권12호
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• pp.1404-1411
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• 2016

네트워크 가상화는 물리 네트워크를 추상화하여 다수의 가상 네트워크 형태로 사용자에게 제공하는 기술로써 자원 활용률을 높이고 서비스를 유연하게 제공할 수 있다는 장점이 있다. SDN 구조에서는 네트워크 하이퍼바이저가 주소 가상화, 토폴로지 가상화, 정책 가상화를 통해 네트워크를 가상화 하는 역할을 수행한다. 이 중 주소 가상화는 가상 네트워크 사용자(Tenant) 별로 독립적인 주소 공간을 제공하는 기술을 의미한다. 기존 연구에서는 물리 주소 공간을 분할하여 각 가상 네트워크에 할당하고, 물리 주소와 가상 주소를 일대일로 맵핑하는 방식을 사용하였다. 하지만 이러한 방식은 물리 주소의 집적이 불가능하여 플로우 엔트리를 많이 필요로 한다는 단점이 있다. SDN 네트워크의 스위치는 플로우 테이블 구성을 위해 TCAM(Ternary Contents Addressable Memory)를 사용하는데, 이는 비용 및 확장성의 면에서 한계를 가지므로 플로우 엔트리 수를 절약하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 가상 주소의 주소공간과 물리 네트워크 내에서의 전송을 위한 주소 공간을 분리하고, 터널링 기법을 통해 패킷의 전송을 수행하는 LISP(Locator/ID Separation Protocol) 기반 주소 가상화 방식을 제안한다. 마지막으로, 이를 실제 프로토타입 형태로 구현하여 더 나은 확장성을 제공함을 보인다.

• 정보처리학회 논문지
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• 제13권2호
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• pp.48-59
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• 2024

하드웨어 자체적으로 가상화를 지원하는 기능들이 추가됨에 따라 다양한 작업 유형을 가진 사용자 어플리케이션들이 가상화 시스템에서 효율적으로 운용되고 있다. 가상화 지원 기능 중 SR-IOV는 PCI 장치에 대한 직접 접근을 통해 하이퍼바이저 또는 운영체제 개입을 최소화하여 시스템 성능을 높이는 기술로 베어-메탈 시스템 대비 비교적 긴 I/O 경로 및 사용자 영역과 커널 영역에 대한 빈번한 컨텍스트 스위칭 등 가상화 계층의 추가로 낮은 네트워크 성능을 가진 가상화 시스템에서 네트워크 I/O 가속화를 실현하게 해준다. 이러한 성능적 이점을 이용하기 위해 가상머신 또는 컨테이너와 같은 인스턴스에 SR-IOV를 접목할 시 최적의 네트워크 I/O 성능을 도출할 수 있는 네트워크 자원 관리 정책이 활발히 연구되고 있다. 본 논문은 I/O 가속화를 실현하는 SR-IOV의 네트워크 성능을 1) 네트워크 지연 시간, 2) 네트워크 처리량, 3) 네트워크 공정성, 4) 성능간섭, 5) 다중 네트워크와 같은 측면으로 세밀한 성능 평가 및 분석을 Virtio와 비교하여 진행한다. 본 논문의 기여점은 다음과 같다. 첫째, 가상화 시스템에서 Virtio와 SR-IOV의 네트워크 I/O 과정을 명확히 설명했으며, 둘째, Virtio와 SR-IOV의 네트워크 성능을 다양한 성능 메트릭을 기반으로 분석하였다. 셋째, 가상머신 밀집도가 높은 환경에서 SR-IOV 네트워크에 대한 시스템 오버헤드 및 이에 대한 최적화 가능성을 실험으로 확인하였다. 본 논문의 실험 결과 및 분석들은 스마트 팩토리, 커넥티드-카, 딥러닝 추론 모델, 크라우드 소싱과 같은 네트워크 집약적인 서비스들을 운용하는 가상화 시스템에 대한 네트워크 자원 관리 정책에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제5권4호
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• pp.93-99
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• 2014

클라우드 컴퓨팅은 인터넷 기술을 활용하여 IT자원을 필요한 만큼 빌려서 사용하고 서비스 부하에 따라서 실시간 확장성을 지원받으며 사용한 만큼 비용을 지불하는 컴퓨팅 기술을 말한다. 클라우드 컴퓨팅의 핵심기술인 가상화는 서버, 스토리지 및 하드웨어 등을 분리된 시스템이 아닌 하나의 영역으로 간주하여 자원을 필요에 따라 할당하는 기술이다. 그러나 가상화 환경에서 필요로 하는 보안 메커니즘은 하나의 서버 내부가 아닌 서버 간의 트래픽을 모니터링 하도록 설계되어 있고 기본 수준의 가시성, 통제성 및 감사 기능을 갖는 기존 보안 메카니즘으로는 대응하기 어려운 상황이다. 본 논문에서는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 가상화 기술의 보안 취약점을 분석하고 이를 토대로 가상화 기술과 관련된 하이퍼바이저 보안 및 게스트 OS 보안 권고 사항을 제시하고자 한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(B)
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• pp.409-412
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• 2011

본 논문에서는 Xen-ARM 기반의 가상화 환경에서 실시간 게스트 운영체제의 I/O를 지원하기 위한 방법을 제안한다. Xen-ARM 하이퍼바이저는 서버 환경에서 주로 사용되는 Xen 가상화 기법을 모바일 구조인 ARM에서 구현한 것으로, 분할 드라이버 모델과 크레딧 스케줄러를 지원한다. 하지만, 이러한 두 가지 특성은 I/O 처리 지연의 주요 원인이 된다. 특히, 장치 드라이버와 사용자 태스크의 실행 중에 하이퍼바이저의 도메인 간 스위칭이 필요하므로, 특정 시간으로 I/O 처리 지연을 제한하기 대단히 어렵다. 본 논문에서는 게스트 운영체제의 수정을 통해 I/O 처리 지연을 제한하는 기법을 제안한다. 게스트 운영체제는 현재 실행되는 태스크의 특성을 Xen-ARM 하이퍼바이저에게 간접적으로 전달하여, 전체 시스템의 모든 태스크에 대하여 우선순위를 부여하며, 하이퍼바이저의 스케줄러에서 인터럽트 처리를 위해 가장 응급한 태스크 실행을 스케줄링 할 수 있도록 한다. 제안하는 기법은 실험을 통해, I/O를 처리하는 도메인의 1ms 이상의 처리시간이 84%에서 99%까지 줄어들 수 있음을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.1910-1917
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• 2011

본 논문에서는 오픈 소스 클라우드 플랫폼인 OpenNebula 기반의 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축하고 클러스터 노드에 설치되는 하이퍼바이저로 Xen을 이용하여 클라우드 가상화를 이용한 가상 컴퓨터 실습시스템을 설계하고 구현하였으며, 관리의 편의성을 제공하고자 웹기반 인터페이스를 개발하였다. 학기 중 주별로 정해진 강의 시간표에 따라 미리 준비된 이미지를 사용하여 사용자별 가상머신을 할당하면 사용자는 원격 데스크톱을 이용하여 구동된 가상머신에 접속하여 원하는 운영체제 및 어플리케이션 프로그램을 이용할 수 있게 된다. 본 시스템을 활용하면 기존의 컴퓨터 교육실습실의 업그레이드와 관리 비용 및 시간을 대폭 줄일 수 있다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.177-187
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• 2020

Virtualization with hypervisors is one of emerging topics in multicore processors for space. Hypervisors are software layers to make several independent virtualized environments on one processor. Since all hardware resources are virtualized and distributed only by hypervisors, overall performance of processors can be improved by fully utilizing the resources. However at the same time, there are overheads for virtualizing and distributing hardware resources. Satellites are one of hard real time systems, and performance degradation with overheads should be analyzed thoroughly. Previous research on the overheads focused on single core systems. Even the overheads were analyzed in multicore systems, SMP environment was not fully included. This paper builds SMP environment with XtratuM, one of hypervisors for space missions, and analyzes performance degradation with overheads. Two boards of GR712RC with 2 LEON3FT CPUs and GR740 with 4 LEON4 CPUs are used in experiments. On each board, SMP benchmark functions are executed on SMP environment with XtratuM and on that without XtratuM respectively. Results are analyzed to find timing characteristics including overheads. Finally, applicability of the XtratuM to flight software in SMP is also reviewed.