• 정보과학회 논문지
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• 제42권11호
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• pp.1322-1331
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• 2015

vCPU(virtual CPU)는 하이퍼바이저 스케줄러에 의해서 실행 상태와 정지 상태를 반복하는 특징을 갖는다. 정지 상태인 vCPU에게 전달된 이벤트는 vCPU가 실행 상태가 될 때까지 처리되지 못하고 지연 된다. 이러한 이벤트 지연 현상은 I/O 지연 현상으로 나타난다. SMP(symmetric multiprocessing) 가상 머신은 다수의 vCPU를 이용하기 때문에 이벤트를 어느 vCPU에게 전달하는지에 따라 SMP 가상 머신의 이벤트 지연 시간이 달라 질 수 있다. SMP 가상 머신의 이벤트 지연 시간을 줄이기 위해서 본 논문에서는 각 vCPU의 동작 상태에 따라서 이벤트를 전달하는 새로운 기법인 이벤트 라우팅 기법을 제안한다. 제안한 이벤트 라우팅 기법을 Xen ARM 하이퍼바이저에 적용하였고 다양한 실험 환경에서 네트워크 RTT(round trip time)와 TCP 대역폭 측정을 통해 I/O 지연 시간 감소를 확인하였다. 기존 Xen ARM과 비교하여 네트워크 RTT는 최대 94% 감소하였고, TCP 대역폭은 최대 35% 증가하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제12권3호
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• pp.227-235
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• 2014

모바일 가상화는 두 개의 가상 플랫폼을 하나의 무선 장치에 탑재하는 모바일 장치 관리의 한 접근 방법이다. 단일 무선 장치인 스마트폰은 사업용과 개인용으로의 가상 환경으로 사용될 수 있을 것이다. 모바일 가상화는 또한 동일한 장치에 두 개의 운영체제인 RTOS와 안드로이드 앱이 동시에 수행되는 환경일 수 있다. 본 논문에서는 멀티코아에서 각 코아를 가상화하고, 물리 CPU(pCPUs)에 배당된 여러 가상 CPU(vCPU)를 재 할당하는 기법을 제시하며 또한 가상 CPU들을 물리 CPU에 할당하기 위한 실시간 스케줄링 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안된 기술은 인터럽트 처리시에 실시간 처리의 시간 지연을 해결하였고, 이전의 알고리즘보다 빠른 처리를 가능하게 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.1146-1154
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• 2010

오픈 소스 클라우드 컴퓨팅 플랫폼인 OpenNebula를 이용한 클라우드 컴퓨팅 환경에서 가상머신 임대 서비스를 구현하고 클라우드 자원 관리와 서비스 사용의 편의성을 위하여 웹기반 클라우드 사용자 인터페이스를 구현하였다. OpenNebula의 가상머신 할당 기법은 가상화 소프트웨어의 CPU 할당 스케줄러를 고려하지 않아 성능 저하의 요인이 되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 클러스터 노드의 유휴 CPU 자원의 우선순위와 Xen의 Credit 스케줄러를 고려하여 OpenNebula의 가상머신 할당 스케줄러의 성능을 개선하였다. 실험 결과 제안한 가상머신 할당기법은 기존 방식에 비하여 수용 가능한 가상머신 수와 CPU 자원 할당량에서 향상된 결과를 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.567-575
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• 2011

클라우드 컴퓨팅 환경에서 가상 머신의 할당 기법인 매치메이킹, 라운드 로빈은 노드의 CPU 사용률을 고려하지 않고 CPU, RAM, HDD 등의 하드웨어 사양만으로 가상 머신을 할당한다. 이렇게 노드의 자원 할당 가능 여부만을 고려한 노드 선택 과정은 자원의 균등한 분배 측면에서 효율적이라 할 수 있지만 자원의 사용률 측면에서는 효율적이지 못하다. 따라서 본 논문에서는 사용자의 과거 가상 머신 사용률을 기반으로 노드의 CPU 사용률을 계산해 가장 작은 CPU 사용률을 갖는 노드를 선택하여 가상 머신을 할당하는 기법을 제안한다. 제안한 할당 기법의 효율성을 검증하기 위해 매치메이킹, 라운드로빈 할당 기법과 비교 실험을 진행하였고, 실험 결과 제안하는 할당 기법을 적용한 노드들이 타 기법을 적용한 노드들보다 전체적인 CPU 사용률에 있어 고른 분포를 보여 제안하는 할당 기법이 노드의 부하 분산에 효율적임을 입증하였다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제23권9호
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• pp.572-577
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• 2017

가상화 기술은 물리머신의 자원을 다수의 가상머신이 공유하여 유휴 자원을 활용할 수 있도록 한다. 가상화 기술의 핵심은 가상머신 간의 효율적인 자원 분배에 있다. 그러나 현재의 가상화 환경에서는 가상머신에서 수행되는 작업의 특성을 파악할 수 없기 때문에 효율적인 자원 분배가 어렵다. 비효율적인 자원 분배는 가상머신 간의 성능 간섭을 발생시켜 가상머신의 성능 저하를 야기한다. 가상머신 간 성능 간섭 현상을 해결하기 위해 다양한 연구들이 진행되었다. 본 논문은 가상머신 성능 간섭 현상 해결을 위한 대표적인 방법인 피드백 제어를 활용하여 I/O 성능을 보장하는 CPU 스케줄링 기법을 소개하고, 특히 모델기반 피드백 제어 방식과 동적 피드백 제어 방식을 비교 분석한다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제22권9호
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• pp.473-478
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• 2016

가상화 기술은 한정된 물리자원을 추상화하여 다수의 가상 자원 형태로 사용자에게 제공하는 기술로써 자원 활용률을 높이고 유동적으로 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 한정된 물리자원을 다수의 가상머신이 공유하는 가상화 기술의 특성상, 자원 공유로 인한 성능 간섭 현상이 발생하는 문제가 있다. 이는 호스트 운영체제의 CPU 스케줄러가 가상머신에서 실행중인 프로세스의 특성을 고려하지 않고 스케줄링 하기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 연구들이 진행되었지만 실제 근본적인 성능 간섭의 원인 분석에 대해서는 다루고 있지 않다. 본 논문에서는 KVM 기반 가상화 환경에서 가상머신의 성능 간섭의 원인을 분석하기 위해 다양한 시나리오에서의 프로파일링을 수행하고, 그 결과를 분석하여 CPU 스케줄링 관점에서 성능 간섭 현상의 원인과 그 해결 방안을 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.1432-1440
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• 2022

최근 VDI(Virtual Desktop Infrastructure)가 오피스 업무 환경뿐만 아니라 고사양의 멀티코어 기반 어플리케이션을 사용하는 워크로드에도 많이 사용되면서 VDI에 대한 실시간성과 안정성에 대한 요구 사항이 증대되고 있다. 그에 따라 VDI에서 원격접속에 사용되는 디스플레이 프로토콜과 가상머신의 성능 최적화 또한 중요성이 높아졌다. 본 논문에서는 멀티코어 기반 어플리케이션 운용을 위한 데스크탑 가상화 구성을 위해 두 가지를 제안한다. 첫 번째는 멀티 프로세싱으로 인한 고부하 상황에서 최적의 성능을 가진 디스플레이 프로토콜의 코덱 구성을 제안한다. 두 번째는 가상머신 간 CPU 경합 시 스케쥴링 지연을 줄이기 위한 가상 CPU 스케쥴링 최적화 방안을 제안한다. 시험 결과 Blast Extreme의 H.264 코덱이 가장 좋고 안정적인 프레임을 보여줬으며 스케쥴링 최적화를 통해 가상 CPU의 스케쥴링 성능이 개선됨을 확인하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(B)
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• pp.476-481
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• 2010

기존 리눅스 소프트웨어 패키지는 타겟 시스템의 CPU 타입이 정해진 후 컴파일 되어 사용자에게 배포된다. 만약 설치 시스템의 CPU를 위한 패키지가 제공되지 않을 경우 사용자는 크로스 컴파일러를 이용하여 소프트웨어를 추가적으로 빌드해야 하는데 일반 사용자가 이와 같은 작업을 수행하기란 쉽지 않았다. 다른 대안으로 JVM과 같은 가상머신 기반의 소프트웨어를 작성하면 CPU에 독립적으로 패키지를 배포하고 소프트웨어를 실행할 수 있지만 네이티브 코드에 비해 성능이 떨어진다는 단점이 있었다. 본 논문에서는 가상머신의 이점을 살리면서도 네이티브 코드와 동일한 성능을 보장해줄 수 있는 OceanVM 가상머신을 사용하여 CPU 독립적인 리눅스 소프트웨어 패키지를 설계하고 구현하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권4호
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• pp.246-255
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• 2010

CPU 자원이 다수의 가상머신에 의해 공유되는 Xen 가상화 환경에서는, CPU가 하나의 가상머신의 요청을 처리하는 동안 다른 가상머신은 CPU를 기다려야 하는 가상머신 스케줄링 지연이 존재한다. 가상화 환경에서 응용프로그램의 QoS 요구사항을 만족시키기 위하여 자원을 관리하는 대부분의 시스템은 가상머신의 자원 사용률과 가상머신에서 운영하는 응용프로그램의 성능을 모니터링하고 분석하여 자원을 재할당한다. 이 때 응용프로그램의 성능 분석을 위해 큐잉 모델 등과 같은 수학적인 모델링 기법이 사용되지만 비가상화 환경에서 사용되던 모델은 가상머신 스케줄링 지연을 고려하지 않으므로, 가상화 환경에서는 정확한 분석과 예측이 어렵고, 따라서 이를 기반으로 자원을 관리하는 시스템은 요구되는 응용프로그램의 성능을 제공하지 못할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 Xen 가상화 환경에서 가상머신 스케줄링 지연을 반영하여 응용프로그램의 성능을 측정하고, 모든 가상머신이 일으킬 수 있는 스케줄링 지연을 최소화하는 방향으로 CPU 사용 우선순위를 설정하는 기법을 제안하고, 제안한 기법이 스케줄링을 고려하지 않은 방법에 비해 응용 프로그램의 성능을 향상시킴을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권1호
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• pp.35-42
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• 2010

가상화 환경에서는 여러 개의 게스트 운영체제가 자원을 공유하고 있는데 특히 CPU는 시간 분할 방식에 의해 분배 된다. 따라서 각 가상 머신은 모든 물리 시간을 점유하지 못하고, 이는 CPU를 점유하지 못한 시간에 동작해야 하는 태스크 실행이 보장되지 못하는 결과를 야기시킨다. 이와 같은 응답성의 저하는 기존의 서버 가상화에서 치명적인 문제가 되지 않으나 임베디드 시스템에서 동작하는 실시간 태스크 측면에서는 중요하게 다루어 져야 하는 요구사항이 된다. 본 논문에서 우리는 실시간성과 관련된 타이머를 가상 머신 모니터에 등록할 수 있는 하이퍼콜을 제안한다. 이 하이퍼콜을 통하여 등록된 타이머는 만료된 시점에 해당 가상 머신이 실행되게 한다. 따라서 실시간성을 요하는 태스크들이 의도된 시간에 실행 가능하게 하며 다른 가상 머신의 기아 현상을 완화시켜 준다. 이어지는 실험에서는 Xen-Arm에 이를 구현하여 게스트 운영체제인 리눅스에서의 실시간성을 평가한다. 특히 테스트 응용과 Mplayer의 응답성 및 초당 프레임 수를 측정하여 한 개의 게스트 운영체제만이 동작하는 환경에서와 비슷한 실시간성이 지원될 수 있음을 보인다.