Journal of information and communication convergence engineering
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제18권4호
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pp.222-229
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2020
Recent multi-core processors for smart devices use per-core dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) that enables independent voltage and frequency control of cores. However, because the conventional task scheduler was originally designed for per-core DVFS disabled processors, it cannot effectively utilize the per-core DVFS and simply allocates tasks evenly across all cores to core utilization with the same CPU frequency. Hence, we propose a novel task scheduler to effectively utilize percore DVFS, which enables each core to have the appropriate frequency, thereby improving performance and decreasing energy consumption. The proposed scheduler classifies applications into two types, based on performance-sensitivity and allows a performance-sensitive application to have a dedicated core, which maximizes core utilization. The experimental evaluations with a real off-the-shelf smart device showed that the proposed task scheduler reduced 13.6% of CPU energy (up to 28.3%) and 3.4% of execution time (up to 24.5%) on average, as compared to the conventional task scheduler.
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.
본 논문에서는 범용 워크스테이션 환경하에서 수행되는 멀티미디어 응용프로그램(application)을 지원하기 위한 비례지분 방식의 CPU 스케줄러를 제시한다. 이러한 목적을 위하여 일반적 태스크의 지원을 위해 설계된 스트라이드 스케줄러를 확장한다. 멀티미디어 응용프로그램의 시간 요구사항을 명시하기 위하여 새로운 스케줄링 파라미터들을 도입한다. 비율조정기를 도입한 결과 스케줄링의 정확도의 오차는 O(1)로 감소하였다. 별도의 태스크 그룹을 설정하여 상대적 지분과 절대적 지분을 부여했다. 모의실험을 사용하여 스케줄러의 성능을 평가하였다. 그 결과, 제안된 스케줄러는 증가된 정확도와 적응성 및 유연성을 가짐을 알 수 있었다. Abstract This paper presents a proportional-share CPU scheduler which can support multimedia applications in a general-purpose workstation environment. For this purpose, we have extended the stride scheduler which is designed originally for conventional tasks. New scheduling parameters are introduced to specify timing requirements of multimedia applications. Through the use of the rate regulator, the accuracy error of the scheduling is reduced to O(1). Separate task groups are proposed to represent both relative shares and absolute shares. The proposed scheduler is evaluated using a simulation study. The results show that the proposed scheduler achieves improved accuracy and adaptability as well as flexibility.
오늘날 대부분의 내장형 시스템은 목적상 많은 기능뿐만 아니라 실시간성도 함께 요구하고 있다. 특히, 경성 실시간 시스템에서는 주기 태스크들의 엄격한 마감시간 보장이 시스템의 성능을 좌우한다. 본 논문에서는 CPU 이용률이 놓아 비율단조 기법으로는 마감시간을 보장 할 수 없는 주기 태스크 셋을 위한 비율단조 기반의 스케줄러를 설계하고 구현한다. 이 스케줄러는 확장된 스케줄 가능성 검사를 실시하여, 태스크 셋의 수행 전태스크들의 공통주기를 찾아 마감시간 우선 기법을 기반으로 마감시간 보장 수행패턴을 생성한다. 이렇게 생성된 수행패턴을 참조하여 결정된 우선순위에 따라 태스크 셋을 실행하게 된다. 마감시간 우선 기법을 기반으로 생성된 패턴은 그 특성에 따라 CPU 이용률을 100% 까지 가능하게 하며, 수행패턴을 참조하여 수행함으로써 동적 우선순위 할당 기법의 단점인 실행시간 스케줄링 오버헤드를 없앨 수 있다.
분간 병렬 시스템에서 사용되는 배치 작업 스케줄링 기법으로 잘 알리진 것은 Gang Scheduling과 Backfilling Scheduler가 있다. 특히 IBM SP 시스템에서 주로 사용되는 작업 스케줄러인 LoadLeveler 최신 버전에서는 이전 버전에서도 지원하였던 Backfilling Scheduler 뿐만 아니라 Gang Scheduling 기법을 새롭게 지원하게 되었다. 이에 따라 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터에서는 슈퍼컴퓨터 3호기로 신규 도입된 IBM p690 시스템에서 LoadLeveler의 Gang Scheduling 혹은 Backfilling Scheduler 중의 한 가지 기법을 선택하여 서비스 레벨 클래스를 구현하고자 하였다. 이러한 노력의 일환으로 두 가지 스케줄링 기법을 테스트 및 분석하였다. 이에 따르면 Gang Scheduler가 개념상 여러 가지 장점을 가지므로 Backfilling Scheduler에 비하여 서비스 레벨 클래스 구성에는 용이하지만, 불완전한 구현 및 특히 CPU Utilization이 저하되는 심각한 문제점을 가지고 있었다. 따라서 Backfilling Scheduler를 통한 제한적인 서비스 레벨 클래스를 구성하기로 결론지었다.
비례 지분 스케줄러는 각 태스크에 상대적인 CPU 시간을 할당하고 태스크의 지분에 따라 실행할 태스크를 결정한다. 본 논문에서는 대표적인 비례 지분 스케줄러인 리눅스 Completely Fair Scheduler(CFS)에서 애플리케이션의 특징과 태스크 우선순위의 상관관계를 실험한다. 그리고 애플리케이션의 특징에 따라 태스크 우선순위 정밀도를 제어하는 기법을 제안한다. 제안 기법을 리눅스에서 구현하여 유의미한 실험 결과를 확인하였다.
리눅스는 범용 운영체제로써 다양한 스케줄러를 지원하며, 서로 다른 스케줄러가 런타임 시에 혼재하는 상황을 허용한다. 또한, 리눅스는 Control Group(cgroup)을 활용하여 데드라인 스케줄러(SCHED_DEADLINE)를 제외한 실시간(SCHED_FIFO, SCHED_RR) 및 비실시간(SCHED_NORMAL) 스케줄러 정책을 따르는 태스크들에 대해서 그룹 단위의 CPU 자원 예약을 지원한다. cgroup은 스케줄링 가능성 분석을 수행하여 예약된 CPU 자원을 최대한 보장하려고 한다. 하지만 현재 리눅스의 실시간 태스크 그룹에 대한 스케줄링 가능성 분석은 데드라인 태스크와 실시간 태스크를 구분하지 못하는 문제에 의해서 두 스케줄러를 사용하는 태스크가 혼재할 때 실시간 태스크 그룹의 자원예약을 거부하는 경우가 발생한다. 본 논문은 리눅스 cgroup의 실시간 태스크 그룹에 대한 스케줄링 가능성 분석에서 발생하는 문제를 분석하고, 이를 해결하는 커널 패치를 제안한다.
다중의 명령어를 동시에 수행할 수 있는 멀티코어 시스템의 특성으로 하나의 시스템 내에서 태스크를 수행하면서 외부 이벤트의 발생에 의한 인터럽트를 동시에 처리할 수 있다. 각 태스크가 처리되어야 하는 시간에 제약성을 갖는 실시간 시스템에서는 스케줄러에 의해 CPU 코어에서의 수행이 제어되어야한다. 본 논문에서는 최적이라고 알려진 Pfair 멀티코어 스케줄러의 각 코어별 유휴시간을 정량적으로 평가함으로써 인터럽트 처리의 지연시간을 분석한다.
Virtualization allows multiple commodity operating systems to share on a single physical machine. Resource allocation among virtual machines is a key to determine virtual machine performance. To satisfy time-sensitive task on a domain, hypervisor needs to observe the resource requirements and allocates proper amount of CPU resources in a timely manner. In this paper, we propose a realtime credit scheduler for latency sensitive application on virtual machines. The key idea is to register a time event in the Xen hypervisor. Experiment result shows that the proposed scheme is superior to Credit scheduler.
We have developed a scheduler that additionally consider network performance by extending the Kubernetes developed to manage lots of containers in cloud computing nodes. The network delay adapt characteristics of the compute nodes were learned during server operation and the learned results were utilized to develop placement algorithm by considering the existing measurement units, CPU, memory, and volume together, and it was confirmed that the low delay network service was provided through placement algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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