• 한국정보처리학회논문지
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• 제6권11호
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• pp.3131-3139
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• 1999

Satisfying the rigid timing requirements of various real-time activities in real-time systems often requires some special methods to tune the systems run-time behaviors. Unbounded blocking can be caused when a high priority activity cannot preempt a low priority activity. In such situation, it is said that a priority inversion has occurred. The priority inversion is one of the problems which may prevent threads from meeting the deadlines in the real-time systems. It is difficult to remove such priority inversion problems in the kernel at the same time to bound the worst case blocking time for the threads. A thread is a piece of executable code which has access to data and stack. In this paper, a new real-time systems. It is difficult to remove such priority inversion problems in the kernel at the same time to bound the worst case blocking time for the threads. A threads is a piece of executable code which has access to data and stack. In this paper, a new real-time server model, which minimizes the duration of priority inversion, is proposed to reduce the priority inversion problem. The proposed server model provides a framework for building a better server structure, which can not only minimize the duration of the priority inversion, but also reduce the deadline miss ratio of higher priority threads.

• 정보처리학회논문지A
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• 제13A권5호
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• pp.405-412
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• 2006

실시간 운영체제는 정해진 시간 내에 작업처리를 완료해야 하는 분야에 주로 사용되고 있으며, 최적의 실시간 운영체제를 설계하고 개발하기 위해서는 효과적인 스케줄링 정책, 인터럽트 지연 최소화, 우선순위 역전현상 해결 등의 조건을 만족시켜야한다. 이러한 조건들 중에서 우선순위 역전현상을 해결하기 위해 지금까지 basic priority inheritance 프로토콜, priority ceiling emulation 프로토콜 등이 제안되었으나, 하나의 프로세스가 동시에 다수의 자원을 소유하는 경우 또는 재귀적으로 자원을 소유하거나 요청하는 경우와 같이 대표적인 두 가지 복잡한 우선순위 역전현상에 대해서는 해결이 불가능하다. 이에 본 논문에서는 재귀적 자료구조를 기반으로 다양한 우선순위 역전현상을 효과적으로 해결할 수 있는 RPI(Recursive Priority Inheritance) 프로토콜을 설계하고, 이를 리눅스 커널에 구현하여 검증한 내용을 보인다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 봄 학술발표논문집 Vol.30 No.1 (A)
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• pp.199-201
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• 2003

실시간 운영체제(Real-Time OS)는 우선순위 기반의 선점형 스케줄링을 제공하는 운영체제로서 시간 결정성 (Determinism)을 보장하는 특징이 있다. 그러나, 우선순위가 높은 태스크가 우선순위가 낮은 태스크에 의해 CPU를 점유 당하는 우선순위 역전(Priority Inversion)이 발생하여 시간 결정성이 보장되지 못하면 시스템의 심각한 결함을 야기할 수 있다. 본 논문에서는 우선순위 역전을 해결하기 위하여 Priority Inheritance Protocol 을 적용한 세마포 (Semaphore)의 구현에 대해 기술한다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제16A권6호
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• pp.463-472
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• 2009

실시간 운영체제는 효율적인 스케줄링, 최소화된 인터럽트 지연, 우선순위 역전현상 해결 등의 다양한 조건을 만족시킴과 동시에, 응용프로 그램이 정해진 기한 내에 수행되는 것을 보장하여야 한다. 따라서 실시간 운영체제는 상기 조건을 만족시킬 수 있도록 설계/개발되어야 한다. 대중적인 실시간 커널의 한 종류인 MicroC/OS-II에서는 우선순위 역전 현상에 대한 해결 기법으로 뮤텍스(Mutex)를 사용한 기본적인 우선순 위 상속(Basic Priority Inheritance) 프로토콜을 사용한다. 뮤텍스를 구현하려면 우선순위가 같은 여러 태스크를 사용할 수 있도록 커널이 지원 해야 하나 MicroC/OS-II 운영체제는 우선순위가 같은 여러 태스크의 동시 사용을 지원하지 않는다. 이를 해결하기 위해 추가적인 우선순위 예 약을 사용할 수밖에 없게 되고, 결과적으로 제한된 우선순위 자원을 낭비하게 된다. 본 논문에서는 MicroC/OS-II의 불필요한 우선순위 자원을 낭비하는 문제점을 해결할 수 있는 일시적 우선순위 교환 프로토콜(Temporary Priority Swapping Protocol; TPSP)을 설계 및 구현하여, 한정 된 자원 환경을 가진 임베디드 장비에 효율적으로 운용되도록 하는데 목적을 둔다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.913-915
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• 2005

실시간 시스템에서는 두 개 이상의 태스크가 공유자원을 사용한다. 이러한 자원에 의해서 높은 우선순위 태스크가 낮은 우선순위 태스크에 의해서 CPU를 점유 당하는 우선순위 역전현상(Priority Inversion)이 발생한다. 우선순위 역전 문제는 실시간 시스템의 스케줄 가능성과 예측성에 심각한 결함을 야기할 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 비교적 크기가 작으면서도 실시간 운영체제의 핵심적 특징을 잘 갖추고 있는 $iRTOS^{TM}$ 커널을 사용하였고 우선순위 역전을 해결하기 위해서 Priority Inheritance Protocol을 사용하여 확장된 MuTexS를 구현하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제28권11호
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• pp.573-580
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• 2001

실시간 시스템에서 태스크가 공유 자원을 사용할 때 제한되지 않은 우선순위 역전이 발생할 수 있다. 이는 실시간 태스크의 스케줄링 가능성 보장을 불가능하게 한다. 따라서 우선순위 역전을 제한하는 자원 접근 프로토콜들이 연구되었으며 주기적 태스크 집합의 스케줄링 가능성 분석을 위한 충분조건이 제시되었다. 본 논문에서는 동적 우선순위 상한 프로토콜을 사용할 경우 개선된 스케줄링 가능성 충분조건을 제시한다. 제시된 방법에서는 높은 우선순위의 태스크들의 마감시간을 놓치지 않는 범위 내에서 낮은 우선순위를 가진 태스크가 계속 수행될 수 있다는 사실을 이용하였다. 이렇게 함으로써 높은 우선순위를 가진 태스크가 낮은 우선순위를 가진 태스크를 위해서 허용해 줄 수 있는 시간은 높은 우선순위를 가진 태스크의 최악 블록킹 시간에서 제외될 수 있다. 태스크의 최악 블록킹 시간이 감소하게 되므로 동적 우선순위 상한 프로토콜의 스케줄링 가능성 충분조건은 개선된다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제9권2호
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• pp.108-117
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• 2015

Interrupt handling is generally separated from process scheduling. This can lead to a scheduling anomaly and priority inversion. The processor can interrupt a higher priority process that is currently executing, in order to handle a network packet reception interruption on behalf of its intended lower priority receiver process. We propose a new network interrupt handling scheme that combines interrupt handling with process scheduling and the priority of the process. The proposed scheme employs techniques to identify the intended receiver process of an incoming packet at an earlier phase. We implement a prototype system of the proposed scheme on Linux 2.6, and our experiment results show that the prototype system supports the predictable real-time behavior of higher priority processes even when excessive traffic is sent to lower priority processes.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2018년도 제58차 하계학술대회논문집 26권2호
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• pp.19-22
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• 2018

현재 자동차 산업계에서 AUTOSAR는 효율적인 차량용 소프트웨어 개발을 위해 필수로 적용되고 있으며 자동차의 실시간 요구사항을 만족시키기 위해 실시간 운영체제를 사용한다. 하지만 AUTOSAR에서 제공하는 코어 간 클라이언트-서버 통신은 클라이언트 태스크에서 보낸 서비스 요청을 FIFO 순서로 처리하기 때문에 우선순위가 높은 태스크의 서비스가 낮은 태스크의 서비스 때문에 늦게 처리될 수 있다. 이는 우선순위 역전 현상이며 서비스의 처리 결과를 기다리느라 우선순위가 높은 태스크의 응답시간이 지연되므로, 이 태스크가 차량 안전에 있어 중요하다면 치명적일 수 있다. 이 논문에서는 서비스의 처리 순서가 결과에 무관한 경우에 한해 우선순위 큐를 도입함으로써 이 문제를 해결하였다. 제안된 기법은 Infineon 사의 TC297 MCU와 ETAS 사의 AUTOSAR 소프트웨어에서 실험했으며 우선순위가 높은 태스크의 응답시간이 1.42%의 오버헤드를 통해 1.26배 감소하였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제16A권3호
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• pp.189-198
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• 2009

종단 호스트에서의 전통적인 네트워크 프로토콜 처리 기법은 인터럽트 기반의 선착순 처리 방식을 사용함으로써 다음과 같은 두 가지 문제점을 가진다. 첫째, 인터럽트가 가장 높은 우선순위로 처리되기 때문에 네트워크 패킷과 응용 프로세스간에 우선순위 역전현상이 발생할 수 있다. 둘째, 네트워크 패킷 처리가 선착순으로 진행되기 때문에 패킷과 패킷간에 우선순위 역전현상이 발생할 수 있다. 이러한 문제는 우선순위에 기반한 프로토콜 처리 방법으로 해결이 가능한 것으로 알려져 있지만, 기본적으로 우선순위 기반의 해법은 기아(starvation)라는 부작용을 가지고 있으며 각각의 네트워크 흐름에 대하여 QoS 격리 및 조절이 불가능하기 때문에 네트워크 흐름마다 상이한 QoS가 요구되는 환경에 적용하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 우선순위와 예산(budget) 개념에 기반하여 bottom-half 메커니즘을 이용한 프로토콜 처리 기법을 제안한다. 제안하는 방법을 사용하면 우선순위 기반의 프로토콜 처리 방법이 가지고 있는 기아 현상을 해결함은 물론 각각의 네트워크 연결이 요구하는 QoS의 격리(isolation)가 가능하다. 이러한 특성으로 인해 패킷 처리 시간을 상한 (upper-bound)시키는 것이 가능해지며, 본 논문에서는 그 최대값을 계산해내는 방법을 함께 제안한다. 마지막으로, 실험을 통해 제안하는 방법이 네트워크 흐름간 QoS를 효과적으로 격리 및 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제39권6호
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• pp.36-46
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• 2002

본 논문에서는 웹서버를 탑재한 내장형 시스템에서 실시간 속성을 만족시킬 수 있는 스케줄링 기법을 제안한다. 내장형 시스템에 웹서버를 응용프로그램의 형태로 탑재하는 경우 운영체제와 웹서버간의 이원화된 스케줄링 때문에 우선 순위 역전 현상이 발생하여 실시간 속성을 만족시키지 못한다. 이에 본 논문에서는 웹서버의 일부 스케줄링 기능을 운영체제의 스케줄러와 통합 내장시켜 일관된 스케줄링 방법을 제공한다. 제안된 스케줄링 기법을 실험용 내장형 시스템에 적용한 결과, 웹서버를 일반 태스크로 구현한 경우와 달리 우선 순위 역전 현상이 발생하지 않았다. 또한 우선 순위에 따라 태스크별 응답 시간이 시스템 부하에 관계없이 일정하여 제안된 스케줄링 기법이 실시간 내장형 웹서버 시스템에 적합하다.