• Title, Summary, Keyword: 가상 메모리 시스템

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Virtualization of Embedded System Using Functions of MMU (MMU기능을 이용한 임베디드 시스템의 가상화)

  • Son, Sunghoon;Hong, Jinwook
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • pp.1547-1550
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    • 2010
  • 근래의 가상화 기술에서 가상 메모리의 사용은 다양한 장점을 이끌어 내며 가상화의 중요한 구현 기술 중 하나로 인식되고 있다. 본 논문에서는 선행된 플랫 메모리 임베디드 시스템을 대상으로 하는 가상 머신 모니터에 가상 메모리를 구현한다. 제안된 가상 메모리 기술은 하나의 임베디드 시스템 상에 다수의 실시간 운영체제들을 동시 수행하는 것을 가능하게 하는 가상 머신 모니터의 본질적인 장점과 가상 메모리를 통해 예상할 수 있는 하부 시스템을 제안한다. 이를 통해 향후의 메모리 가상화를 통해 확장 가능한 연구 주제를 제안한다.

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The Need of Memory Compression for Virtual Machine Scaliability in Embedded System (임베디드 시스템의 가상 머신 확장을 위한 메모리 압축의 필요성)

  • Lee, Chi-Young;Hong, Cheol-Ho;Yoo, Chuck
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.363-367
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    • 2010
  • 임베디드 시스템 가상화는 PDA, 스마트 폰과 같은 장비에서 다양한 운영체제 및 응용프로그램이 동작하도록 컴퓨팅 자원에 대한 추상화를 제공한다. 반면 한정된 자원을 여러 가상 머신이 분할하여 사용함으로써 자원량의 제한이 더욱 심화된다. 특히, 메모리의 부족은 프로세스 실행에 반드시 필요한 자원으로 반드시 해결되어야 하는 문제이다. 본 논문은 메모리의 부족을 해결하기 위해 불필요한 메모리 공간에 대한 압축을 제안한다. 이는 가상화로 인한 메모리 분할과 프로세스의 메모리 상주 등의 이유로 인한임베디드 시스템 가상화 환경에서의 메모리 부족을 해결할 수 있다. 본 논문은 이 메모리 압축 기법을 기술하고, 실제 가상화된 임베디드 시스템에서 경험한 메모리 부족 문제를 보인다. 이를 통해 메모리 절약 기법의 당위성을 증명하고, 향후 가상 머신 모니터에서의 메모리 압축 기법의 구현과 성능 평가의 기초를 다진다.

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Design of Virtual Memory Compression System on the Embedded System (임베디드 시스템에서 가상 메모리 압축 시스템 설계)

  • Jeong, Jin-Woo;Jang, Seung-Ju
    • The KIPS Transactions:PartA
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    • v.9A no.4
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    • pp.405-412
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    • 2002
  • The embedded system has less fast CPU and lower memory than PC(personal Computer) or Workstation system. Therefore embedded operating is system is designed to efficiently use the limited resource in the system. Virtual memory management or the embedded linux have a low efficiency when page fault is occurred to get a data from I/O device. Because a data is moving from the swap device to main memory. This paper suggests virtual memory compression algorithm for improving in virtual memory management and capacity of space. In this paper, we present a way to performance implement a virtual memory compression system that achieves significant improvement for the embedded system.

A Page Swap Technique using Memory Compression of Virtual Machines for Embedded System: Proposal and Design (임베디드 시스템 가상화에서의 메모리 압축을 통한 페이지 스왑 기법 디자인)

  • Lee, Chiyoung;Yoo, Chuck
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • pp.1599-1602
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    • 2010
  • 가상화 기법은 PDA, 스마트 폰과 같은 임베디드 시스템에서 다양한 운영체제와 응용 프로그램들을 제공할 수 있게 한다. 그러나 임베디드 시스템은 매우 제한된 컴퓨팅 자원을 갖고 있기 때문에 많은 수의 가상 머신을 동작하기 어렵다. 특히, 프로세스 동작에 필수적인 메모리 공간의 부족은 반드시 해결되어야 하는 문제이다. 데스크탑과 같은 시스템은 페이지 스왑을 통해 이를 해결하지만, 디스크가 없는 임베디드 시스템은 해결이 쉽지 않다. 본 논문은 메모리 공간 부족 문제를 해결하기 위해 불필요한 메모리 공간의 압축을 이용한 여유 공간의 추가 확보 기법을 제안한다. 페이지 압축을 통해 페이지 스왑하는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있게 한다. 이는 가상화로 인한 메모리 분할과 불필요한 프로세스의 메모리 상주 등의 이유로 인한 임베디드 시스템 가상화 환경에서의 메모리 부족 문제를 해결할 수 있다. 본 논문은 기능 구현에 앞서 임베디드 시스템과 가상화 환경에 맞춘 메모리 압축 스왑 기법을 디자인한다.

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A Research on the enhanced virtual memory management for Embedded System (내장형 시스템에서의 향상된 가상 메모리 관리 방법에 관한 연구)

  • Shin, Sung-Ryong;Heu, Shin
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.283-285
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    • 2003
  • Windows CE .NET 내장형 시스템 환경에서 응용 프로그램을 작성하거나 실행하고자 할 때 가장 문제가 되는 것은 메모리 관리이다. Windows CE .NET 시스템은 메모리가 작기 때문에 때로는 전체 성능을 위해 메모리가 절약되는 방식으로 관리되어야 한다. 본 논문은 이와 같이 응용 프로그램이 갖는 가상 메모리의 사용 한계를 운명체제의 커널 수준에서 극복하기 위한 것이다. 현재의 Windows CE .NET 커널이 갖는 가상 메모리 관리의 단점을 극복하고 보다 많은 가상 메모리가 사용될 수 있도록 페이지 할당 및 관리를 담당하는 커널의 메모리 관리 루틴에 있어 새로운 알고리즘을 적용하여 효율을 높였으며 응용 프로그램 작성을 통한 실험을 통하여 가상 메모리의 할당 횟수를 늘일 수 있었다. 그리고 전체적인 메모리 관리 시스템의 성능 향상과 시스템의 안정성을 높일 수 있었다.

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Page Replacement Policy for Virtual-memory based Real-time Embedded Systems (가상 메모리 기반의 실시간 임베디드 시스템의 페이지 교체 정책에 대한 연구)

  • Kim, Jong-Chan;Lee, Chang-Gun;Ha, Eun-Yong
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.351-354
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    • 2008
  • 실시간 요건을 필요로 하는 임베디드 시스템의 경우 예측가능성(predictability)이 매우 중요하다. 그렇기 때문에 이러한 시스템들은 가상 메모리를 사용하지 않는 단순한 실시간 운영체제(RTOS) 를 사용하는 경우가 일반적이다. 하지만, 임베디드 시스템에 요구되는 기능 요건들이 복잡해짐에 따라 Linux와 같은 가상 메모리 기반의 범용 운영체제를 채택하는 경우가 늘고 있으며, 이런 경향은 앞으로 더욱 심해질 전망이다. 가상메모리 시스템은 필요한 메모리 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 응용 프로그램 개발과 디버깅을 용이하게 하기 때문에 기존의 복잡하고 어려운 실시간 운영체제의 개발환경을 사용하는 경우에 비해 높은 개발 생산성을 기대할 수 있다. 하지만, 가상 메모리 시스템의 요구 페이징 기법은 시스템의 예측가능성을 떨어뜨리기 때문에 일반적으로 실시간 요건을 필요로 하는 시스템에 적용되지 못하고 있다. 본 논문은 요구 페이징 기법의 사용을 전제로 한 임베디드 시스템의 실시간 요건을 만족시키기 위한 페이지 교체 기법을 제안한다.

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A Dynamic Allocation Scheme for Improving Memory Utilization in Xen (Xen에서 메모리 이용률 향상을 위한 동적 할당 기법)

  • Lee, Kwon-Yong;Park, Sung-Yong
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.37 no.3
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    • pp.147-160
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    • 2010
  • The system virtualization shows interest in the consolidation of servers for the efficient utilization of system resources. There are many various researches to utilize a server machine more efficiently through the system virtualization technique, and improve performance of the virtualization software. These researches have studied with the activity to control the resource allocation of virtual machines dynamically focused on CPU, or to manage resources in the cross-machine using the migration. However, the researches of the memory management have been wholly lacking. In this respect, the use of memory is limited to allocate the memory statically to virtual machine in server consolidation. Unfortunately, the static allocation of the memory causes a great quantity of the idle memory and decreases the memory utilization. The underutilization of the memory makes other side effects such as the load of other system resources or the performance degradation of services in virtual machines. In this paper, we suggest the dynamic allocation of the memory in Xen to control the memory allocation of virtual machines for the utilization without the performance degradation. Using AR model for the prediction of the memory usage and ACO (Ant Colony Optimization) algorithm for optimizing the memory utilization, the system operates more virtual machines without the performance degradation of servers. Accordingly, we have obtained 1.4 times better utilization than the static allocation.

Dynamic Memory Measurement Scheme to Support Memory Resource Isolation for Container-based Virtual Machines (컨테이너 기반의 가상머신 시스템에서 메모리 자원 아이솔레이션을 위한 동적 메모리 사용량 측정 기법)

  • Kim, Hyo-Jin;Noh, Sam-H.
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.333-338
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    • 2007
  • 시스템 가상머신 환경은 높은 하드웨어 효율성과 높은 보안을 요구하는 시스템에서 그 사용이 점차 늘어나고 있다. 최근 많이 알려진 하이퍼바이저 가상머신 시스템은 높은 아이솔레이션과 보안성을 보장하나 각 게스트 운영체제 별로 운영체제 이미지를 가지기 때문에 하드웨어 효율성이 떨어지는 반면, 컨테이너 기반 가상머신 시스템은 운영체제 이미지의 공유로 인하여 높은 자원 효율성과 확장성을 가진다. 그러나 메모리 자원의 아이솔레이션에 대하여 취약점을 갖는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 컨테이너 기반 가상머신 시스템에서 동적으로 각 가상머신별로 메모리 사용량 증가에 따른 페이지 히트율-곡선(Hit-Ratio-Curve)을 측정하였다. 이 곡선을 관찰해 보면 각 가상머신의 메모리 필요량을 알 수 있으며 이를 기반으로 메모리 자원을 할당하게 될 경우 효과적으로 메모리 자원의 아이솔레이션을 제공할 수 있게 된다. 본 논문에서는 대표적인 컨테이너 기반 가상머신인 리눅스 VServer가 적용되어 있는 리눅스 2.6.17 커널에 직접 구현하였으며, Lmbench 및 리눅스 커널 컴파일 등을 통하여 오버헤드를 측정하였고 $1.6{\sim}7.2%$의 적은 오버헤드로 이를 측정할 수 있음을 확인하였다.

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Duplication-Aware Garbage Collection for Flash Memory-Based Virtual Memory Systems (플래시 메모리 기반의 가상 메모리 시스템을 위한 중복성을 고려한 GC 기법)

  • Ji, Seung-Gu;Shin, Dong-Kun
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.37 no.3
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    • pp.161-171
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    • 2010
  • As embedded systems adopt monolithic kernels, NAND flash memory is used for swap space of virtual memory systems. While flash memory has the advantages of low-power consumption, shock-resistance and non-volatility, it requires garbage collections due to its erase-before-write characteristic. The efficiency of garbage collection scheme largely affects the performance of flash memory. This paper proposes a novel garbage collection technique which exploits data redundancy between the main memory and flash memory in flash memory-based virtual memory systems. The proposed scheme takes the locality of data into consideration to minimize the garbage collection overhead. Experimental results demonstrate that the proposed garbage collection scheme improves performance by 37% on average compared to previous schemes.

A Virtualized Kernel for Effective Memory Test (효과적인 메모리 테스트를 위한 가상화 저널)

  • Park, Hee-Kwon;Youn, Dea-Seok;Choi, Jong-Moo
    • Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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    • v.34 no.12
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    • pp.618-629
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    • 2007
  • In this paper, we propose an effective memory test environment, called a virtualized kernel, for 64bit multi-core computing environments. The term of effectiveness means that we can test all of the physical memory space, even the memory space occupied by the kernel itself, without rebooting. To obtain this capability, our virtualized kernel provides four mechanisms. The first is direct accessing to physical memory both in kernel and user mode, which allows applying various test patterns to any place of physical memory. The second is making kernel virtualized so that we can run two or more kernel image at the different location of physical memory. The third is isolating memory space used by different instances of virtualized kernel. The final is kernel hibernation, which enables the context switch between kernels. We have implemented the proposed virtualized kernel by modifying the latest Linux kernel 2.6.18 running on Intel Xeon system that has two 64bit dual-core CPUs with hyper-threading technology and 2GB main memory. Experimental results have shown that the two instances of virtualized kernel run at the different location of physical memory and the kernel hibernation works well as we have designed. As the results, the every place of physical memory can be tested without rebooting.