• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 가을 학술발표논문집 Vol.31 No.2 (1)
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• pp.4-6
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• 2004

본 논문에서는 원격 캐쉬를 추가시킨 분산 메모리 구조 다중 프로세서 시스템의 성능 향상을 위해 새로운 원격 캐쉬 교체 정색을 제안한다. 일반적으로 다중 계층 내포성(MLI)을 치키는 다중 계층 메모리 구조에서 LRU 교체 정책을 사용할 경우, 상위 계층 캐쉬의 LRU 정보와 하위 계층 캐쉬의 LRU 정보가 서로 상이함으로 인해 하위 계층 캐쉬에서의 교체가 상위 계층에서 사용 중인 캐처 라인의 교체를 발생시켜 전체 시스템의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 LRU 캐쉬 교체 정책의 단점을 보완하고자 각 노드 당 프로세서들의 원격 메모리 접근 지역성을 이용한 원격 캐쉬 교체정책의 사용으로 상위 캐쉬의 유용한 캐쉬 라인의 접근 실패율을 감소시킴으로써 다중 프로세서 시스템의 성능 향상을 꾀한다. 프로그램 기반 시뮬레이터를 통해 제안한 원격 캐쉬 교체 정책을 적용하였을 때, 기존의 LRU 교체 정책과 비교하여 무효화 수와 캐쉬 접근 실패가 평균 5%. 최대 10% 감소하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.541-556
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• 2005

컴퓨터 시스템에서의 메모리 접근 지연은 전체 시스템 성능에 큰 장애 요인 중 하나이다. 특히 분산 메모리 구조에서 지역 메모리와 원격 메모리의 접근 지연 시간은 큰 차이를 나타낸다. 원격 메모리 접근 지연으로 인한 성능 저하를 줄이고자 원격 메모리 영역만을 캐싱하는 원격 캐쉬가 제안되었으며, 원격 캐쉬는 프로세서 캐쉬와 더불어 다단계 캐쉬 형태로 구성된다. 일반적으로 상위 계층 캐쉬의 모든 내용을 하위 계층 캐쉬가 반드시 포함하는 다단계 캐쉬 내포성(MLI)을 지키는 다중 계층 메모리 구조에서 LRU 교체 정책을 사용할 경우, 하위 계층 캐쉬의 LRU 알고리즘에 따른 라인 교체로 인하여 상위 계층 캐쉬의 라인 교체가 일어날 패, 상위 계층 캐쉬로 요구된 라인 교체가 상위 계층 캐쉬 자체의 LRU 정보와 일치하지 않는 경우가 발생하며, 이로 인해 상위 캐쉬의 적중률이 저하되어 전체 시스템 성능이 저하된다. 본 논문은 원격 캐쉬를 추가시킨 분산 공유 메모리 구조 다중 프로세서 시스템의 성능 향상을 위해 LRU 캐쉬 교체 정책의 단점을 보완한 새로운 원격 캐쉬 교체 정책을 제안한다. 논문에서 제안하는 교체 정책은 LRU 정보에 부가하여 프로세서의 시간적 접근 지역성을 이용하여 교체할 캐쉰 라인을 선택하게 함으로써, 프로세서에서 자주 사용되는 원격 캐쉬 라인의 교체가 일어나지 않도록 하여 시스템의 성능 향상을 꾀한다. 시뮬레이션을 통한 성능비교 결과, 본 논문에서 제시한 원격 캐쉬 교체 정책은 기존의 LRU 교체 정책과 비교하여 평균 $3\%$, 최대 $10\%$의 무효화 및 캐쉬 접근 실패를 감소시켰고, 이 결과 전체 시스템의 성능은 평균 $2.5\%$, 최대 $3.5\%$ 향상되었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권9호
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• pp.461-476
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• 2003

메모리 병목현상의 완화와 구현상의 용이함으로 인해 NUMA 시스템이 지난 수년 동안 전형적인 다중 프로세서 시스템으로 자리를 잡아 왔다. 하지만 NUMA 시스템은 그 구조의 특성상 원격 메모리로의 접근 비율이 커질수록 응답 속도의 지연이 심화되므로, NUMA 시스템의 구현에 있어서 원격 캐쉬의 효율적인 설계를 요구한다. 본 논문에서는 보다 효율적인 원격 캐쉬의 설계를 목표로 하여, 원격 캐쉬 상에서 실제 응용 프로그램의 공유 단위(Granularity of Sharing)의 패턴을 분석하여 원격 캐쉬의 라인 사이즈를 실행 시간에 가상적으로 변화시킬 수 있는“다중 그레인 원격 캐쉬”방식을 제안한다. 그리고 이를 MINT를 통해 모델링한 후 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석한다. 시뮬레이션에서는 먼저 Profile-Based 방식을 이용하여 각 응용 프로그램별 최적의 원격 캐쉬 라인 사이즈를 찾아내고, 이를 이용하여 기존의 일반적인 NUMA 시스템에서의 원격 캐쉬와 본 논문에서 제안한 다중 그레인 원격 캐쉬와의 상호 비교를 통해 성능상의 차이점을 비교, 분석한다. 그 후 다중 그레인 원격 캐쉬가 시스템과 응용 프로그램간의 다양한 관계 속에서도 항상 최악의 경우를 피하면서 최적의 경우와 유사한 결과를 가짐을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권11호
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• pp.643-657
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• 2004

Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템은 그 구조적 특징 때문에 지역 노드와 원격 노드사이의 트랜잭션 전송을 위해 지나가는 링크의 수가 많게 된다. 그러나, 이러한 트랜잭션이 코달 링보다 링 링크로 몰리는 경향은 링 링크의 트래픽 증가와 응답 지연 시간의 증가를 유발하게 되면서 Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템의 성능을 하락시킨다. 이러한 문제론 극복하기 위해서 본 논문에서는 원격 캐쉬를 교체할 경우에 지역 노드와 원격 노드사이에 데이타 전송을 위하여 지나가는 총 링크 수와 링 링크의 수를 고려한 새로운 원격 캐쉬 교체 정책을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 원격 캐쉬 교체 정책은 Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템의 특징을 반영하였기 때문에 링크간의 데이타를 적절히 분산시킬 수 있는 정책이라 사료된다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (3)
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• pp.609-611
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• 2000

CC-NUMA 시스템은 SMP 시스템의 장점인 프로그래밍의 편리함, 작업 환경의 유연함 및 관리의 용이함 등을 유지하는 한편, SMP의 단점이었던 확장성까지 제공한다. 더욱이 메모리 장벽 즉 급격히 빨라지는 프로세서의 처리 속도에 비해 메모리의 속도는 거의 변화가 없음으로 인하여 야기되는 문제를 극복할 수 있는 구조적인 대안으로 각광받고 있다. 이러한 CC-NUMA 시스템은 노드간의 논리적인 거리가 길기 때문에 프로세싱 노드간의 통신이 시스템의 성능에 영향을 미치는 가장 핵심 요소가 된다. 따라서 노드간의 통신을 최소화 해주기 위한 노력으로 각 노드에 장착되어지는 원격 캐쉬의 중요성이 강조된다. 본 논문에서는 CC-NUMA 시스템에서는 노드간 데이터 통신의 유형을 파악하고, 원격 캐쉬의 블록 사이즈에 따른 이들의 발생횟수의 변화를 분석하였다. 인스트럭션 시뮬레이터인 CacheMire와 II 벤치마크 중 하나인 FFT를 이용하여 실행-구동 시뮬레이션을 통해 원격캐쉬 블록의 크기가 증가할수록 노드간 통신의 횟수는 물론 전송되는 데이터의 절대적인 양이 감소한다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 가을 학술발표논문집 Vol.30 No.2 (2)
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• pp.133-135
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• 2003

데이터베이스 기반의 웹 응용을 위한 캐슁 기법이 최근 많이 연구되고 있다. 자주 제기되는 질의의 결과를 캐쉬해두면 반복 질의를 위한 재사용은 물론 관련 질의의 처리에 이용될 수 있다. 웹 상에서 데이터 교환의 표준으로 XML이 등장한 이래 현재 웹 응용들은 네트워크 상의 원격 XML 소스로부터 데이터 검색을 수행하는 경우가 많아졌는데 이의 효율적인 지원을 위해 검색 결과를 캐쉬하는 것은 유용하다. 본 논문은 웹에서 XML 질의를 관련 XML 캐쉬를 이용하여 처리하는 기법의 구현 및 성능 평가에 관한 것이다. XML 질의로 XQuery, XPath, XQL 등과 같은 모든 XML 질의어의 핵심 요소인 경로 표현식을 대상으로 하였고, XML 캐쉬는 XML 실체뷰를 고려하였고, 캐쉬를 이용한 XML 질의 변환 알고리즘은 [12]에 제시된 것을 대상으로 하였다. [12]의 질의 변환 알고리즘을 지원하는 프로토타입 XML 저장 시스템이 관계 DBMS를 이용하여 구현되어 실제 웹에서의 성능 실험에 이용되었다. 성능 실험 결과 웹에서 캐쉬를 이용한 XML 질의 처리의 효율성을 확인하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (A)
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• pp.133-135
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• 2000

분산 공유 메모리 상에서 클라이언트들은 네트워크를 통해 원격 공유 메모리 상으로 접근하게 된다. 접근 시에 클라이언트들은 접근 정보를 자신의 지역 캐쉬에 저장해 두었다가 필요시에 인출해서 사용한다. 그러나 시간이 경과함에 따라 다른 클라이언트들에 의해서 데이터 갱신이 이루어질 수 있다. 이에 본 논문에서는 원격 데이터 정보를 객체로 설정하여 이 객체를 관리하여 분산 공유 메모리 상에서 데이터 일관성을 유지하고자 한다. 객체 중복을 통해서 분산 객체 시스템을 구성하였을 때 기존의 중복 기법에서 사용하는 일관성 비용 이외에 별도의 추가 비용이 없이도 제한적으로 병렬 수행의 효과를 볼 수 있다. 또한 중복 기법에 있어서 가장 큰 오버헤드로 알려진 일관성 유지비용을 최소화시키기 위하여 이 비용을 결정하는 가장 핵심저인 요소인 객체의 복사본의 수를 동시적으로 변화시키면서 관리함으로써 전체 수행 시간의 측면에서 많은 향상을 가져왔다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권10호
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• pp.734-745
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• 2006

본 논문에서는 VIA(Virtual Interface Architecture) 통신 프로토콜과 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 서버 내부 통신망의 부하를 감소시킨 PC 클러스터 기반 분산 VOD 서버를 제안한다. 분산 VOD 서버의 각 노드는 클러스터상에 분산 저장된 비디오 데이타를 서버 내부 통신망을 사용하여 전송받아 사용자에게 제공한다. 이 때, 대량의 비디오 데이타가 서버 내부 통신망을 통하여 전송됨으로 서버 내부 통신망에 부하가 증가한다. 본 논문에서는 TCP/IP의 통신 오버헤드를 제거한 사용자 수준 통신 프로토콜인 VIA에 기반한 분산 VOD 파일 시스템을 개발함으로써, 원격 디스크를 접근하는데 소요되는 내부 통신망 비용을 최소화하려고 하였다. 또한, VIA의 최대 전송 크기를 VOD 시스템에 맞게 확장함으로써 내부 통신망의 성능을 향상시키려고 하였다. 추가로 본 논문은 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 원격 서버 노드에서 전송 받은 비디오 데이타를 지역 노드의 메인 메모리에 캐쉬함으로써, 서버 내부 통신망에 발생하는 통신량을 감소시켰다. 실험을 통하여 분산 VOD 서버의 성능을 측정하였으며, TCP/IP에 기반하고 인터벌 캐쉬를 지원하지 않는 기존의 분산 VOD 서버와 성능을 비교하였다. 실험결과, VIA 적용으로 약 11.3%의 성능 향상, 그리고 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 추가로 약 10%의 성능 향상이 생겨 총 21.3%의 성능 향상을 얻을 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 봄 학술발표논문집 Vol.30 No.1 (A)
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• pp.22-24
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• 2003

클러스터 구조는 고가용성(high availability)과 결함내성(fault tolerance)을 만족하고 확장성이 뛰어나기 때문에 클러스터 파일 시스템은 멀티미디어 서비스에 적합하다. 사용자 수준 클러스터 파일 시스템［1, 2］은 멀티미디어 서비스에 특화된 기능을 제공하고 저장된 위치에 관계없이 파일이나 디렉토리에 접근할 수 있는 단일 시스템 이미지(single system image) 기술을 제공하지만 실제 저장된 위치에 따라 접근 시간의 편차가 발생한다. 본 논문에서는 메타 데이터 캐쉬와 시스템 버퍼를 이용한 사용자 수준 클러스터 파일 시스템의 성능 개선 방법을 제안하고 각각에 대하여 성능 개선 정도를 분석한다. 메타 데이터 캐쉬는 자주 참조되는 원격 노드의 메타 정보를 로컬 저장구조에 저장하고 시스템 버퍼는 데이터 블록의 쓰기 성능을 개선할 뿐만 아니라 선반입을 통하여 읽기 성능을 개선할 수 있다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권7호
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• pp.627-636
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• 2005

본 논문에서는 분산 VOD 서버의 내부 통신망에 발생하는 부하를 줄이기 위해 channel bonding 기반 M-VIA 및 인터벌 캐쉬를 적용하는 방법을 제안한다. 분산 VOD 서버의 각 노드는 클러스터상에 분산 저장된 비디오 데이터를 서버 내부 통신망을 사용하여 전송받아 사용자에게 제공한다. 이 때, 대량의 비디오 데이터가 서버 내부 통신망을 통하여 전송됨으로 서버 내부 통신망에 부하가 증가한다. 본 논문에서는 서버 내부 통신망의 부하를 감소시키기 위해서 두 가지 기법을 적용하였다. 첫째, channel bonding을 지원하는 M-VIA를 개발하여 Gigabit Ethernet기반 서버 내부 통신망에 적용하였다. M-VIA는 TCP/IP의 통신 오버헤드를 제거한 사용자 수준 통신 프로토콜로 통신에 소요되는 시간을 감소시켜준다. 이러한 M-VIA에 복수개의 네트워크 카드를 사용하여 통신이 가능하게 하는 channel bonding 기법을 적용함으로써 서버 내부 통신망 자체의 대역폭을 증가시켰다. 두번째, 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 원격 서버 노드에서 전송 받은 비디오 데이터를 지역 노드의 메인 메모리에 캐쉬함으로써, 서버 내부 통신망에 발생하는 통신량을 감소시켰다. 실험을 통하여 분산 VOD 서버의 성능을 측정하였으며, TCP/IP에 기반하고 인터벌 캐쉬를 지원하지 않는 기존의 분산 VOD 서버와 성능을 비교하였다. 실험결과, channel bonding 기반 M-VIA의 적용으로 약$20\%$의 성능 향상, 그리고 인터벌 캐쉬 기법을 적용하여 추가로 약 $10\%$의 성능 향상이 생겨 총 $30\%$의 성능 향상을 얻을 수 있었다.