• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.15-22
• /
• 2014

본 논문에서는 QEMU와 GPGPU-Sim에 기반하여 비x86 플랫폼을 위한 CUDA 시뮬레이션 프레임워크를 제안한다. 기존 CPU-GPU 이종 컴퓨팅 시뮬레이터는 x86 CPU 모델만을 지원하거나 CUDA를 지원하지 않는 한계를 가진다. 제안된 시뮬레이터는 이러한 문제를 해결하기 위해 x86을 포함하여 비x86 CPU 모델을 지원 가능한 QEMU와 CUDA를 지원하는 GPU 시뮬레이터인 GPGPU-Sim을 통합하였다. 이를 통해 비x86 기반의 CUDA 컴퓨팅 환경을 시뮬레이션할 수 있도록 하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2016년도 추계학술발표대회
• /
• pp.4-7
• /
• 2016

본 연구에서는 대표적인 오픈소스 virtual platform인 QEMU와 PC, FPGA에 다양한 운영체제(Windows, Linux, Android, ${\mu}C$/OS-II)를 포팅하고 벤치마크 프로그램을 수행함으로써 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과 부동소수점 연산의 성능이 상대적으로 낮게 측정되었으며 이를 토대로 성능 취약점을 분석하고 QEMU를 개선하기 위한 방안을 연구하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제10권2호
• /
• pp.105-113
• /
• 2011

위성 탑재소프트웨어를 개발하는 과정에서 프로세서 에뮬레이터와 위성 시뮬레이터는 핵심툴로서, 소프트웨어 개발과 검증 단계에서 사용되며 실제 하드웨어를 대체할 수 있는 수준까지 활용이 가능하다. 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 저궤도 위성의 탑재컴퓨터의 프로세서는 SPARC v7 기반의 MCM-ERC32SC 프로세서를 사용하며, 프로세서 에뮬레이터의 경우Aeroflex Gaisler에서 판매되는 TSIM-ERC32 에뮬레이터를 사용한다. 국내 인공위성 개발 시 ERC32 프로세서를 계속 사용할 경우 TSIM-ERC32의 제한 조건과 종속성을 벗어날 필요가 있으며, 추후 위성 시뮬레이터 개발 시 고성능의 프로세서 에뮬레이터가 요구되기 때문에 새로운 프로세서 에뮬레이터 개발 필요성이 지속적으로 대두되었다. 본 논문에서는 첫 번째 단계로 공개형 프로세서 에뮬레이터인 QEMU를 기반으로 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발 방법에 대해서 기술하며 개발 된 에뮬레이터 상에서의 소프트웨어 개발 및 디버깅 방법에 대해서 설명한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
• /
• pp.76-78
• /
• 2015

시스템 자체를 에뮬레이션 하는 Virtual Platform은 임베디드 시스템 개발 프로세스 과정 중 하나인 소프트웨어 개발의 시점을 앞당길 수 있어 Time-To-Market을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 Virtual Platform에 리눅스를 포팅하고 벤치마크 프로그램을 수행하여 성능을 측정하였다. 또한 이를 임베디드 시스템의 실제 개발단계에서 사용되는 Prototype Machine과 완성된 시제품에 각각 매칭 될 수 있는 FPGA 와 PC의 성능과 비교함으로써 Open Source Virtual Platform의 대표 주자인 QEMU의 효용성을 연구하였다. 실험 결과, 전체적인 성능은 PC가 FPGA보다 약 5.27배, FPGA가 Virtual Platform보다 5.38배, PC가 Virtual Platform보다 약 28.36배 더 좋은 성능을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제67차 동계학술대회논문집 31권1호
• /
• pp.301-302
• /
• 2023

에뮬레이션 기술은 다양한 아키텍처에 대해 하드웨어 독립적인 실험 및 분석 환경을 제공하기 때문에 임베디드 기기 분석에 널리 활용되고 있다. 옥테온(Octeon) 아키텍처는 고성능 네트워크 장비에서 주로 사용되는 프로세서로, 이에 대응하는 에뮬레이션 환경의 구축이 어려워 초기 개발 및 분석에 어려움을 겪는다. 따라서 본 논문에서는 QEMU(v.6.0)을 활용한 옥테온 아키텍처의 에뮬레이션 환경을 구현하고 실험한 결과를 소개한다. 구현된 옥테온 에뮬레이션 환경은 옥테온 아키텍처 고유 인스트럭션 중 특정 하드웨어의 지원을 요하지 않는 인스트럭션에 대하여 에뮬레이션이 가능함을 보였으며 이는 옥테온 아키텍처 기반의 기기 프로그램 에뮬레이션에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 정보과학회 논문지
• /
• 제44권10호
• /
• pp.1005-1018
• /
• 2017

가상화는 클라우드 컴퓨팅의 핵심 기술로 물리적 서버에 다수의 가상머신을 운영하여 서버 자원에 대한 활용도를 극대화하고, 관리의 편리성과 보안성을 향상시키는 것을 목표로 한다. 그러나 가상화는 물리적인 자원을 공유하기 때문에 가상머신의 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 가상머신의 대수에 따라서 발생하는 입출력 부하를 검증하고, 성능 저하의 원인을 해결하기 위해 KVM 하이퍼바이저의 블록 처리 과정을 분석하였다. 또한, 가상화 환경의 입출력 문제점을 보완하기 위한 QBic(QEMU/K-VM Based In-Memory Cache)을 구현하였다. QBic은 하이퍼바이저의 블록 입출력 과정을 모니터링하여 사용빈도가 높은 데이터를 캐시에 저장한다. 이후 캐시를 통해 해당하는 데이터를 빠르게 접근할 수 있으며, 스토리지의 접근 횟수를 줄여 하드웨어의 부하를 낮출 수 있다. 마지막으로 성능 측정을 통해 그 결과를 기술한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.177-181
• /
• 2016

본 논문에서는 저널링을 사용하는 전가상화 시스템에서 호스트 캐시의 효율을 높이기 위한 기법을 제안한다. 게스트의 저널링 데이터는 쓰기를 위해 호스트 캐시에 한번만 접근되는 패턴과 빈번한 sync 명령으로 인해 캐시의 효율을 감소시킨다. 이러한 성능 감소를 줄이기 위하여 본 논문에서는 게스트의 저널링 데이터가 호스트 캐시에 접근하는 것을 막는 PDC라는 기법을 제안한다. PDC는 Linux 4.14 버전에서 QEMU-KVM 2.1 버전을 기반으로 구현하였으며, 다양한 워크로드에서 3-32%의 성능 향상을 보였다.

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

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권12호
• /
• pp.5375-5400
• /
• 2016

IOMMU is a hardware unit that is indispensable for DMA. Besides address translation and remapping, it also provides I/O virtual address space isolation among devices and memory access control on DMA transactions. However, currently commodity virtualization platforms lack of IOMMU virtualization, so that the virtual machines are vulnerable to DMA security threats. Previous works focus only on DMA security problem of directly assigned devices. Moreover, these solutions either introduce significant overhead or require modifications on the guest OS to optimize performance, and none can achieve high I/O efficiency and good compatibility with the guest OS simultaneously, which are both necessary for production environments. However, for simulated virtual devices the DMA security problem also exists, and previous works cannot solve this problem. The reason behind that is IOMMU circuits on the host do not work for this kind of devices as DMA operations of which are simulated by memory copy of CPU. Motivated by the above observations, we propose an IOMMU para-virtualization solution called PVIOMMU, which provides general functionalities especially DMA security guarantees for both directly assigned devices and simulated devices. The prototype of PVIOMMU is implemented in Qemu/KVM based on the virtio framework and can be dynamically loaded into guest kernel as a module, As a result, modifying and rebuilding guest kernel are not required. In addition, the device model of Qemu is revised to implement DMA access control by separating the device simulator from the address space of the guest virtual machine. Experimental evaluations on three kinds of network devices including Intel I210 (1Gbps), simulated E1000 (1Gbps) and IB ConnectX-3 (40Gbps) show that, PVIOMMU introduces little overhead on DMA transactions, and in general the network I/O performance is close to that in the native KVM implementation without IOMMU virtualization.

• 정보과학회 논문지
• /
• 제42권12호
• /
• pp.1480-1485
• /
• 2015

최근에 서버 시스템에서 SSD(Solid-State Drive)가 고성능 저장장치 및 캐시로서 많이 사용됨에 따라 다양한 서버 응용들의 입출력 요청 스트림들을 위해 SSD 수준에서 서비스 품질(Quality-of-Service)를 제공할 수 있는지에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재까지 대부분의 SSD는 SATA 버스 상에서 AHCI 컨트롤러를 사용해왔기 때문에 각 입출력 스트림을 SSD 내부에서 구별하여 서비스할 수가 없었다. 그러나, 최근에 새로운 SSD 인터페이스로서 PCI Express 버스 상에서 NVME 컨트롤러가 제안됨에 따라 각 입출력 스트림을 SSD 내부에서 구별할 수 있게 되었고, 이에 따라 입출력 요청들을 스케줄링 할 수 있게 되었다. 본 논문은 NVME 기반 플래시 저장 장치를 위한 플래시 연산 그룹 스케줄링(Flash Operation Group Scheduling)을 제안하고, 가중치에 따라 입출력 스트림별로 비례 지분 대역폭을 제공할 수 있음을 QEMU 기반 시뮬레이션을 통해 보인다.