Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.11
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pp.1-7
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2014
In this paper, we propose a virtual machine(VM) remapping scheme that reduces VM relocation time on a cloud cluster. The proposed scheme finds VMs that should be migrated in sequence from a given VM map, and exchanges destinations of some VMs among them to reduce the VM relocation time. The VMs, the destinations of which will be exchanged, are chosen based on the amount of physical machine's available resources and migration completion time. The exchange of destinations is repeated until the VM relocation time cannot be shortened any further. Through a simulation, we show that the proposed scheme reduces VM relocation time by 42.7% in maximum.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.6
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pp.1398-1417
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2013
A method is proposed to reduce excess resources from a virtual machine(VM) while avoiding subsequent migrations for a computer cluster that provides cloud service. The proposed scheme cuts down on the resources of a VM based on the probability that migration may occur after a reduction. First, it finds a VM that can be scaled down by analyzing the history of the resource usage. Then, the migration probability is calculated as a function of the VM resource usage trend and the trend error. Finally, the amount of resources needed to eliminate from an underutilized VM is determined such that the migration probability after the resource reduction is less than or equal to an acceptable migration probability. The acceptable migration probability, to be set by the cloud service provider, is a criterion to assign a weight to the resource reduction either to prevent VM migrations or to enhance VM utilization. The results of simulation show that the proposed scheme lowers migration frequency by 31.6~60.8% depending on the consistency of resource demand while losing VM utilization by 9.1~21.5% compared to other known approaches, such as the static and the prediction-based methods. It is also verified that the proposed scheme extends the elapsed time before the first occurrence of migration after resource reduction 1.1~2.3-fold. In addition, changes in migration frequency and VM utilization are analyzed with varying acceptable migration probabilities and the consistency of resource demand patterns. It is expected that the analysis results can help service providers choose a right value of the acceptable migration probability under various environments having different migration costs and operational costs.
FGS (fine granularity scalability) supporting scalability in MPEG-4 Part 2 is a scalable video coding scheme that provides bit-rate adaptation to varying network bandwidth thereby achieving of its optimal video quality. In this paper, we proposed FGS coding scheme which performs one more bit-plane coding for residue signal occured in the enhancement-layer of the basic FGS coding scheme. The experiment evaluated in terms of video quality scalability of the proposed FGS coding scheme by comparing with FGS coding scheme of the MPEG-4 verification model (VM-FGS). The comparison was conducted by analysis of PSNR values of three tested video sequences. The results showed that when using rate control algorithm VM5+, the proposed FGS coding scheme obtained Y, U, V PSNR of 0.4 dB, 9.4 dB, 9 dB averagely higher and when using fixed QP value 17, obtained Y, U, V PSNR of 4.61 dB, 20.21 dB, 16.56 dB averagely higher than the existing VM-FGS. From results, we found that the proposed FGS coding scheme has higher video quality scalability to be able to achieve video quality from minimum to maximum than VM-FGS.
Cloud computing is becoming an effective and efficient way of computing resources and computing service integration. Through centralized management of resources and services, cloud computing delivers hosted services over the internet, such that access to shared hardware, software, applications, information, and all resources is elastically provided to the consumer on-demand. The main enabling technology for cloud computing is virtualization. Virtualization software creates a temporarily simulated or extended version of computing and network resources. The objectives of virtualization are as follows: first, to fully utilize the shared resources by applying partitioning and time-sharing; second, to centralize resource management; third, to enhance cloud data center agility and provide the required scalability and elasticity for on-demand capabilities; fourth, to improve testing and running software diagnostics on different operating platforms; and fifth, to improve the portability of applications and workload migration capabilities. One of the key features of cloud computing is elasticity. It enables users to create and remove virtual computing resources dynamically according to the changing demand, but it is not easy to make a decision regarding the right amount of resources. Indeed, proper provisioning of the resources to applications is an important issue in IaaS cloud computing. Most web applications encounter large and fluctuating task requests. In predictable situations, the resources can be provisioned in advance through capacity planning techniques. But in case of unplanned and spike requests, it would be desirable to automatically scale the resources, called auto-scaling, which adjusts the resources allocated to applications based on its need at any given time. This would free the user from the burden of deciding how many resources are necessary each time. In this work, we propose an analytical and efficient VM-level scaling scheme by modeling each VM in a data center as an M/M/1 processor sharing queue. Our proposed VM-level scaling scheme is validated via a numerical experiment.
The virtual memory system in 4.4 BSD operating systems exploits a clustering scheme to reduce disk I/Os in paging out (or flushing) modified pages that are intended to be replaced in order to make free rooms in memory. Upon the page out of a victim page, the scheme stores a cluster (or group) of modified pages contiguous with the victim in the virtual address space to swap disk at a single disk write. However, it fails to find large clusters of contiguous pages if applications change pages not adjacent with each other in the virtual address space. To address the problem, we propose a new clustering scheme called Multiple-Object Clustering (MOC), which together stores multiple clusters in the virtual address space at a single disk write instead of paging out the clusters to swap space at separate disk I/Os. This multiple-cluster transfer allows the virtual memory system to significantly decrease disk writes, thus improving the page-out performance. Our experiments in the FreeBSD 6.2 show that MOC improves the execution times of realistic benchmarks such as NS2, Scimark2 SOR, and nbench LU over the traditional clustering scheme ranging from 9 to 45%.
According to the hypervisor scheduler, the vCPU (virtual CPU) operates under two states: the running state and the stop state. When the vCPU is in the stop state, incoming events are delayed until that vCPU's state changes to the running state. The latency in handling such events that are sent to the vCPU is regarded as the I/O latency. Since a SMP (symmetric multiprocessing) VM (virtual machine) incorporates multiple vCPUs, the event latency on a SMP VM can vary according to specific vCPU that receives the event. In this paper, we propose a new scheme named event routing that sends events according to the operation state of each vCPU to reduce the event latency on an SMP VM. We implemented the proposed event routing scheme in Xen ARM hypervisor and confirmed the reduction of I/O latency from measuring the network RTT (round trip time) and the TCP bandwidth under a variety of testing conditions. The network RTT decreases by up to 94% and the TCP bandwidth increases up to 35% when compare to native Xen ARM.
This paper presents variable bit rate(VBR) rate control scheme based on MPEG-4 VM8 rate control scheme. An initial Q searching method provides more accurate bit allocation for the first frame. A frame skipping and RD Model update scheme when coded frame quality is too low or high prevents image quality fluctuation.
Hassan, Mohammad Mehedi;Song, Biao;Almogren, Ahmad;Hossain, M. Shamim;Alamri, Atif;Alnuem, Mohammed;Monowar, Muhammad Mostafa;Hossain, M. Anwar
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.5
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pp.1567-1587
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2014
Virtual Machine (VM) resource management is crucial to satisfy the Quality of Service (QoS) demands of various multimedia services in a media cloud platform. To this end, this paper presents a VM resource allocation model that dynamically and optimally utilizes VM resources to satisfy QoS requirements of media-rich cloud services or applications. It additionally maintains high system utilization by avoiding the over-provisioning of VM resources to services or applications. The objective is to 1) minimize the number of physical machines for cost reduction and energy saving; 2) control the processing delay of media services to improve response time; and 3) achieve load balancing or overall utilization of physical resources. The proposed VM allocation is mapped into the multidimensional bin-packing problem, which is NP-complete. To solve this problem, we have designed a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model, as well as heuristics for quantitatively optimizing the VM allocation. The simulation results show that our scheme outperforms the existing VM allocation schemes in a media cloud environment, in terms of cost reduction, response time reduction and QoS guarantee.
Virtual memory systems (VM) reduce disk I/Os caused by page faults using page prefetching, which reads pages together with a desired page at a page fault in a single disk I/O. Operating systems including 4.4BSD attempt to prefetch as many pages as possible at a page fault regardless of page access patterns of applications. However, such an approach increases a disk access time taken to service a page fault when a high portion of the prefetched pages is not referenced. More seriously, the approach can cause the memory pollution, a problem that prefetched pages not to be accessed evict another pages that will be referenced soon. To solve these problems, we propose an adaptive page prefetching control scheme (APC), which periodically monitors access patterns of prefetched pages in a process unit. Such a pattern is represented as the ratio of referenced pages among prefetched ones before they are evicted from memory. Then APC uses the ratio to adjust the number of pages that 4.4BSD VM intends to prefetch at a page fault. Thus APC allows 4.4BSD VM to prefetch a proper number of pages to have a better effect on reducing disk I/Os, though page access patterns of an application vary in runtime. The experiment of our technique implemented in FreeBSD 6.2 shows that APC improves the execution times of SOR, SMM, and FFT benchmarks over 4.4BSD VM by up to 57%.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.8
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pp.694-701
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2013
This paper deals with the problem of accurately tracking a single target moving through UWSNs (Underwater Wireless Sensor Networks) by employing underwater acoustic sensors. This paper addresses the issues of estimating the states of the target, and improving energy efficiency by applying a Kalman filter in a distributed architecture. Each underwater wireless sensor nodes composing the UWSNs is battery-powered, so the energy conservation problem is a critical issue. This paper provides an algorithm which increases the energy efficiency of each sensor node through WuS (Waked-up/Sleeping) and VM (Valid Measurement) selecting schemes. Simulation results illustrate the performance of the distributed tracking filter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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