• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제24권3호
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• pp.129-137
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• 2018

낸드 플래시 메모리 기반의 NVMe(Non-Volatile Memory express) SSD(Solid State Drive)는 멀티 I/O 큐 환경을 제공하는 PCIe 인터페이스 기반에 NVMe 프로토콜을 사용하는 저장장치이다. NVMe SSD는 Multi-core 시스템에서 병렬 I/O 처리가 가능하고 SATA SSD에 비해 대역폭이 크며 대용량의 저장 공간을 제공하기 때문에 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 등에 사용될 차세대 저장장치로 주목받고 있다. 하지만 가상화 시스템에서는 소프트웨어 I/O 스택의 병목으로 인하여 NVMe SSD의 성능을 충분히 활용하지 못하고 있다. 특히, Xen과 KVM과 같이 호스트 시스템의 I/O 스택을 사용하는 경우에는, 호스트 시스템과 가상머신의 중복된 I/O 스택을 통해서 입출력이 처리되기 때문에 성능 저하가 크게 발생한다. 본 논문에서는 NVMe SSD에 직접 접근하는 기술을 KVM 가상화 시스템에 적용함으로써 가상 머신 I/O의 성능을 향상시키는 Direct-AIO (Direct-Asynchronous I/O)엔진을 제안한다. 그리고 QEMU 에뮬레이터에 제안한 엔진을 개발하고 기존의 I/O 엔진과의 성능 차이를 비교 및 분석한다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권3호
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• pp.232-238
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• 2017

사용자 경험이 중요한 스마트폰에서는 사용자의 입력에 대한 응용 프로그램의 반응 시간에 대한 분석이 필요하며 특히 사용자 반응 시간에 큰 영향을 주는 스토리지 I/O 성능의 분석은 사용자 경험최적화를 위한 중요한 요건이다. 사용자가 경험하는 반응 시간의 분석을 위해서는 입력을 받아들이는 최상위 계층에서 최하위 저장장치 계층을 수직적으로 아우르는 통합된 분석도구가 필요한데 기존의 도구들은 제한된 범위의 계층들에 맞추어 있어서 효과적인 사용자 경험 분석이 어려운 상황이다. 본 논문에서는 안드로이드 스마트폰을 대상으로 최상위 안드로이드 플랫폼, 리눅스 커널을 포함하는 전체 스토리지 I/O 계층의 I/O 동작을 측정하고, 이를 바탕으로 계층 통합적 분석을 통하여 각 계층간 I/O 동작을 연결하여 사용자 입력에 따른 스토리지 I/O가 미치는 영향의 분석이 가능한 도구인 AIOPro를 소개한다. 검증 실험을 통하여 AIOPro가 0.1% 미만의 동작부하로 정확히 분석할 수 있음을 확인하였다.

• 정보과학회 논문지
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• 제45권1호
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• pp.9-14
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• 2018

tar는 여러 개의 파일들을 묶어 하나의 파일로 만들어주는 리눅스 명령어이다. 크기가 작은 여러 파일들을 하나의 파일로 만들면, 파일 압축 및 전송 시에 좋은 효율을 갖는다. 하지만, tar는 타겟 파일들의 크기가 작을수록 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이 성능 하락이 tar가 파일들의 데이터를 읽어오는 데에서 발생함을 보이고, 플래시 변환 계층 리매핑 기법을 통해 이 문제를 해결하여 qtar (quick tar)를 구현하였다. I/O 성능은 I/O 요청의 크기가 1 MB보다 작아질 경우 그 크기에 비례하여 떨어지게 되는데, tar의 경우 파일들의 데이터를 한 파일 단위로 읽어 각 파일의 크기가 작을수록 안 좋은 성능을 갖게 된다. 그러나, qtar의 경우 리매핑 기법을 활용하여 파일들의 데이터를 항상 최대 I/O 크기로 읽어 각 파일의 크기와 관계없이 좋은 성능을 갖는다. 실험 결과, qtar가 tar에 비해 최대 3.4배 빠르게 동작하는 것을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.625-631
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• 2015

본 논문에서는 데이터 전송을 위한 전용 명령어 및 I/O 포트를 탑재한 8051 마이크로콘트롤러를 설계하였다. 설계된 8051마이크로콘트롤러는 외부 디바이스를 제어하고 데이터를 주고받기 위해 2개의 UART 포트와 1개의 SMBus 포트를 탑재하였으며, 이들 포트를 운용하기 위한 전용 명령어를 개발하여 명령어 집합에 추가하였다. 이에 따라 여러 디바이스를 동시에 제어하고 데이터를 전송할 수 있으며, 응용 프로그램의 코드 크기도 줄일 수 있다. 특히, 다수의 디바이스와 데이터를 주고받는 동안에도 마이크로콘트롤러가 멈추지 않고 다른 프로그램을 수행할 수 있어서 동작 효율을 크게 향상할 수 있다. 0.18 um 공정에서 합성한 결과, 전용 명령어 추가로 인한 하드웨어 크기 증가는 무시할만하며, 모든 명령어 및 I/O 포트가 정상적으로 동작하는 것을 FPGA 보드에서 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.510-516
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• 2010

In this paper, a dynamic GTS allocation method of wireless control networks is proposed for the use of factory automation using IEEE 802.15.4 MAC protocol. A superframe of IEEE 802.15.4 is applied to the transmission method of real-time periodic I/O data of wireless control systems within the limited time in factory environment. The method is proposed for efficient transmission of real-time periodic I/O traffic. The simulation results show the average network utilization and available I/O node numbers could be increased by the proposed method.

• 한국게임학회 논문지
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• 제16권4호
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• pp.57-68
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• 2016

게임 애플케이션에서 사용하는 데이터의 크기가 점차 커짐에 따라 물리적인 게임 서버 자원은 점차 늘어 가고 있다. 이에 따라 서버의 I/O 성능을 향상시키기 위해 게임 서버에 I/O 가상화 기술을 도입하고자 하는 요구가 점차 증가하고 있다. 그러나, I/O 지연 시간이 수시로 변하는 게임 서버는 I/O 응답성을 쉽게 보장하기가 힘들다. I/O 가상화 효과를 극대화하기 위해 I/O 응답성 보장은 매우 중요하며 가상 머신의 우선순위에 따라 I/O 지연 시간을 관리할 수 있는 I/O 스케줄링 기법이 반드시 필요하다. 따라서 본 논문에서는 가상화 환경에서 최대 I/O 지연 시간을 보장하는 효율적인 지연 제약 스케줄링 기법을 제안한다. 또한 제안한 기법을 이용하여 지연시간을 보장하는지 실험을 하여, 패킷의 손실량이 줄고 스케줄링의 공정성이 증가한 것을 확인하였다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권11호
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• pp.1216-1222
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• 2016

대규모 웹 서비스의 등장으로 데이터의 규모가 점차 증가하는 추세이다. 이러한 대규모 데이터를 효율적으로 관리하기 위해 MySQL과 MariaDB와 같은 DBMS가 주로 사용되고 있으며, 이들은 데이터 관리를 위한 스토리지 엔진으로 InnoDB를 주로 사용한다. InnoDB는 ACID를 보장할 뿐만 아니라 대규모 데이터 처리에 적합하다는 장점이 있기 때문이다. InnoDB의 경우, I/O 성능 향상을 위해 버퍼 풀을 통해 데이터와 인덱스를 캐싱하며 락 경쟁(lock contention)을 줄이기 위해 다중 버퍼 풀을 지원한다. 그러나 다중 버퍼 풀 기법은 데이터 일관성 오버헤드를 증가시킨다. 본 논문에서는 다중 버퍼 풀 기법의 오버헤드를 분석한다. 실험 결과, 다중 버퍼 풀 기법을 사용함에 따라 락 경쟁이 최대 46.3%까지 완화되었지만 디스크 I/O와 fsync 명령이 증가하면서 DBMS의 처리량이 50.6%까지 떨어지는 현상을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권8호
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• pp.59-65
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• 2016

본 논문은 대량의 stream data를 처리하는 어플리케이션에서 하드웨어 가속기들이 접근하는 메모리가 non-cacheable에서 cacheable으로 변경됨에 따라 발생할 수 있는 데이터 일관성 문제를 고려하여 시스템 최적화를 진행하였다. 이를 위해 상위 수준 시뮬레이션을 통한 프로파일링 결과를 토대로 분석식을 만들어 활용하였다. 실험한 결과 여러 이미지 크기에서 메모리가 cacheable로 변경됨에 따라 평균 1.40배의 성능 향상을 보였다. 분석식의 주요 파라미터 최적화를 통해 최종적으로 3.88배의 성능 이득이 발생했으며, 항상 메모리가 cacheable인 경우의 성능이 항상 우월한 것은 아님을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.45-51
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• 2019

현대 파일 시스템은 예기치 못한 시스템 크래시 또는 재난 상황에서도 데이터의 일관성 유지를 위해 저널링 메커니즘을 유지한다. 그러나 저널링은 I/O 처리율을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이 성능 저하 문제는 데이터 버퍼와 메타데이터 버퍼간의 오더링 메커니즘과 2단계 버퍼쓰기에서 기인하는데. 특히, 만약 데이터 버퍼와 메타데이터 버퍼가 동시에 저널링이 되면, 2단계 쓰기 때문에 심각한 성능저하가 발생하며, 이는 I/O 성능과 시스템 신뢰도 간의 Trade-off 관계가 있음을 나타낸다. 본 논문은 RFJ라는 신뢰성 있는 고속 저널링 기법을 제안한다. 이 기법은 Ordering enforced writeback 저널링 모드와 selective journaling 메커니즘을 도입해서 높은 신뢰도와 동시에 고성능 I/O가 가능하게 한다. 본 논문에서 제안한 기법의 실험 결과 기존 Ext3 저널링 모드 대비 약 5배 이상 빠른 I/O 처리량을 지원하면서 동시에 Ext3 저널링과 동일한 수준의 신뢰성을 나타는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권9호
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• pp.113-119
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• 2005

실시간 선점형 다중 태스크 운영체제를 기반으로 구동하는 프로세서와 연결된 디바이스로부터 데이터를 입수하는 방법은 크게 폴링(Polling)과 인터럽트 구동(Interrupt driven) 방식으로 구분할 수 있다. 이들 모두에 대한 기술적인 접근은 운영체제의 스케줄링 정책 및 소프트웨어 아키텍쳐에 따라 달라질 수 있다. 위성 컴퓨팅 환경에서 위성 서브 시스템 또는 컴포넌트로부터 입수되는 데이터의 처리시 시간 준수와 정확성을 보장하는 것은 비행 소프트웨어를 개발시마다 요구되는 중요한 요구사항 중의 하나이다. 본 논문에서는 디바이스의 입출력 방식과 스케줄링과의 관계에 대한 분석 및 이에 따른 프로세서와 디바이스간의 신뢰적인 데이터 입출력 방법을 제안한다.