본 논문은 다중 프로세서(Multiprocessor) 기반 다중 쓰레드(Multithreaded) 구조의 네트워크 프로세서를 이용한 패킷 치리 시스템에서 패킷을 보다 고속으로 처리하기 위한 쓰레드 스케줄링 기법을 제안한다 이를 위하여 스케줄링과 관련한 인자를 실험을 통하여 얻고, 패킷 내용 및 다중 쓰레드 아키텍쳐를 표현하는 인자를 포함하도록 설계하였다. 시뮬레이터를 이용한 실험을 통하여 제안된 스케줄링 기법이 제공하는 처리율 및 부하 분산 정도가 다른 스케줄링 기법과 비교하여 효율적임을 증명하였다.
n개의 동일한 프로세서 상에서 m개의 주기적인 태스크들의 적합한 스케줄을 구하기 위한 알고리즘을 제시한다. 정수이하의 작은 시간으로 태스크의 실행시간이 잘라질 수 있다는 가정 하에 태스크 집합은 기본 스케줄링 알고리즘을 통해서 부분적인 스케줄을 얻고 정수 화를 위한 다중프로세서 스케줄링 알고리즘으로 적합한 스케줄을 구성한다. 또한 태스크들에 대한 활용도의 합이 n보다 작거나 같다는 조건은 실시간 다중프로세서 시스템에서 주기적인 태스크 집합에 대한 적합한 스케줄을 구성하기 위한 필요.충분조건임을 보여준다.
다중프로세서 시스템에서 실시간 비주기 태스크 스케줄링 방법 중 하나인 합성 이용율 방법은 주기 태스크들을 고려하지 않고 단지 비주기 태스크들을 위한 스케줄링 방식이다. 하지만 실제로 비주기 태스크는 대부분의 경우에 주기 태스크와의 혼합된 형태로 스케줄링이 이루어지며, 주기 태스크의 스케줄링을 보장하면서 비주기 태스크의 스케줄링 가능성을 판단해야 한다. 본 논문에서는 다중프로세서 시스템에서 주기태스크와 비주기 태스크가 혼합된 태스크 집합을 개선된 합성 이용율을 이용하여 스케줄링하기 위한 방법을 제시하였으며, 기존의 비주기 서버를 이용하여 혼합 태스크 집합을 스케줄링 하는 방법보다 스케줄링 성능이 향상됨을 보였다.
대칭형 다중프로세서 (SMP: Symmetric Multiprocessors) 시스템은 고성능의 병렬 연산을 위한 중요하고 효과적인 기반환경을 제공하고 있다. SMP에서 태스크 클러스터링과 스케줄링 기법은 시스템의 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 버스 기반의 SMP에서 사용할 수 있는 태스크 중복 기반의 클러스터링과 스케줄링 기법을 소개한다. 본 논문에서 제안한 클러스터링 기법에서는 휴리스틱을 사용하여 중복할 태스크를 선택한 후 프로세서에 할당하고, 스케줄링 기법에서는 잠재하는 통신 충돌을 방지하기 위하여 네트워크 통신 자원을 사전에 할당한다. 새로운 클러스터링과 스케줄링 기법의 성능을 확인하기 위하여 시뮬레이션에서는 통신비용의 변화에 대한 병렬연산시간을 비교하였다.
대칭형 다중프로세서(SMP : Symmetric Multiprocessors) 시스템은 고성능의 병렬 연산을 위한 중요하고 효과적인 기반환경을 제공하고 있다. SMP에서 병렬 태스크와 통신을 위한 스케줄링 기법의 선택은 시스템의 성능에 큰 영향을 미치므로 효과적으로 스케줄링 기법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 버스 기반의 SMP를 위한 태스크 중복을 기반으로 하는 스케줄링 기법을 소개한다. 제안한 스케줄링 기법은 잠재하는 통신 충돌을 방지하기 위하여 네트워크 통신 자원을 사전에 할당한다. 제안한 스케줄링 기법의 성능을 비교하기 위하여 프로세서 수와 통신비용의 변화에 대한 스케줄링 길이를 시뮬레이션을 통하여 조사하였다.
본 논문에서는 공유 메모리 다중 프로세서 시스템에서 태스크 중복을 기반으로 하는 휴리스틱 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 공유 메모리에서 통신할 때 발생되는 충돌을 방지하기 위하여 네트웍 통신 자원을 우선 할당하고, 스케줄링 길이를 단축하고 병렬처리 시간을 줄이기 위한 중복 태스크를 선택할 때 휴리스틱을 사용한다. 제안된 알고리즘은 태스크 그래프를 입력으로 받아 다중 프로세서로 스케줄링하며, 시스템에서 사용 가능한 프로세서의 수에 맞도록 태스크를 스케줄링 할 수 있다. 시뮬레이션에서는 제안된 알고리즘을 실제 응용프로그램의 태스크 그래프에 적용하였으며, 프로세서 수의 변화에 따른 스케줄링 길이를 비교하여 제안된 알고리즘의 성능이 우수함을 보여주었다.
최근 다중 프로세서 환경에서 경성 실시간 태스크 집합의 스케줄링 문제를 해결하는 최적 Pfair 알고리즘이 Baruah 등에 의해 제안되었으며, 이를 기반으로 하는 여러 가지 스케줄링 알고리즘들이 제안되었다. 이들 알고리즘은 단위 크기의 고정된 퀀텀 크기를 기반으로 태스크들을 스케줄링하는데, 고정된 퀀텀 크기는 태스크 집합이 변경되는 mode change 하의 스케줄링에서 두 가지 문제점을 갖는다. 퀀텀이 너무크면 프로세서의 이용률 저하로 인해 스케줄링이 실패할 수 있으며, 반대로 너무 작으면 스케줄링 빈도수의 증가에 따른 태스크 전환 오버헤드의 문제점을 갖게 된다. 본 논문에서는 mode change환경에서 태스크 집합이 스케줄링 가능하도록 최대의 퀀텀 크기를 결정하기 위한 방법을 제안한다.
다중프로세서 시스템에서 임의의 시점에 비주기 태스크들의 스케줄링 가능성을 판단하기위한 알고리즘으로서 합성 이용율이 Abdelzaher등에 의해 제시되었는데, 이들은 임의의 시점에 합성이용율의 상한 값인 0.59를 넘지 않으면 비주기 태스크들이 스케줄링 가능 하다는 것을 증명 하였다. 하지만 이 방법은 비주기 태스크들의 프로세서 이용율 계산 시 태스크가 실제 모든 실행시간을 종료하여 더 이상의 실행시간을 갖지 않더라도 현재요청집합에 속해 있다면 실행시간과 종료시한을 합성 이용율에 포함하기 때문에 스케줄링 가능한 태스크들이 실행 불가능한 경우로 판단되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하여 다중프로세서 시스템에서 더 많은 비주기 태스크들이 스케줄링 가능 하도록 개선된 합성 이용율 방법을 제시하였다.
최소 여유시간 우선(Least-Laxity First, LLF) 스케줄링 알고리즘은 작은 여유시간을 가진 태스크가 높은 우선순위를 갖는 스케줄링 알고리즘으로써 단일 프로세서 시스템에서 최적이고 다중 프로세서 시스템에서 준최적으로 증명되었다. 그러나 이 스케줄링 알고리즘은 여유시간 충돌이 발생하였을 때 태스크 간에 빈번한 문맥교환이 발생하게 되는 문제점이 있어 실용적이지 못하다. 본 논문에서는 과도한 문맥교환을 일으키는 LLF의 문제점을 해결하기 위해 다중 프로세서 시스템을 위한 MLLF/MP(Modified Least-Laxity First on Multiprocessor) 스케줄링 알고리즘을 제안한다. MLLF/MP는 태스크의 여유시간 역전이 발생하더라도 마감시간을 놓치지 않는 범위에서 태스크를 연속적으로 수행시킴으로써 빈번한 문맥교환이 발생하는 것을 방지한다. MLLF/MP 또한 다중 프로세서 시스템에서 준최적임을 증명한다. 모의 실험 결과를 통하여 MLLF/MP는 LLF보다 적은 스케줄링 오버헤드를 가짐을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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