• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(A)
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• pp.516-519
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• 2011

현재 모바일 폰은 실시간 운영체제를 구동하는 CP(Communication Processor)와 범용 운영체제를 구동하는 AP(Application Processor}, 두 개의 프로세서를 사용하고 있다 임베디드 가상화는 하나의 칩 위에 실시간 운영체제와 범용 운영체제를 동시에 동작시킬 수 있는 솔루tus을 제공하면서, 각각의 운영체제가 서로 고립되어 동작하도록 한다. 따라서 임베디드 가상화 솔루션을 모바일 폰에 적용하면 하나의 집을 사용하여 비용을 절약하면서, 하이퍼바이저 위에 고립된 각각의 운영체제를 구동할 수 있기 때문에 각광을 받고 있다. Xen-ARM 은 모바일 기기에서 가장 많이 사용되는 ARM 프로세서에서 동작하는 하이퍼바이저로 임베디드 기기의 탑재를 목적으로 개발되었다. 그러나 현재의 Xen-ARM의 크레딧 스케쥴러는 CPU 공평성에 포커스를 맞추고 있어 실시간 IO를 제한된 시간 안에 처리할 수 없기 때문에, 실시간 IO를 처리해야 하는 임베디드 기기에 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 현재 Xen-ARM이 실시간 IO를 지원할 수 없는 것을 실험을 통해 보여주고, 실시간 IO를 지원하기 위한 방안을 제시한다. 또한 수정된 Xen-ARM을 모바일 폰에 적용하는 방안에 대해 제시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(B)
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• pp.409-412
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• 2011

본 논문에서는 Xen-ARM 기반의 가상화 환경에서 실시간 게스트 운영체제의 I/O를 지원하기 위한 방법을 제안한다. Xen-ARM 하이퍼바이저는 서버 환경에서 주로 사용되는 Xen 가상화 기법을 모바일 구조인 ARM에서 구현한 것으로, 분할 드라이버 모델과 크레딧 스케줄러를 지원한다. 하지만, 이러한 두 가지 특성은 I/O 처리 지연의 주요 원인이 된다. 특히, 장치 드라이버와 사용자 태스크의 실행 중에 하이퍼바이저의 도메인 간 스위칭이 필요하므로, 특정 시간으로 I/O 처리 지연을 제한하기 대단히 어렵다. 본 논문에서는 게스트 운영체제의 수정을 통해 I/O 처리 지연을 제한하는 기법을 제안한다. 게스트 운영체제는 현재 실행되는 태스크의 특성을 Xen-ARM 하이퍼바이저에게 간접적으로 전달하여, 전체 시스템의 모든 태스크에 대하여 우선순위를 부여하며, 하이퍼바이저의 스케줄러에서 인터럽트 처리를 위해 가장 응급한 태스크 실행을 스케줄링 할 수 있도록 한다. 제안하는 기법은 실험을 통해, I/O를 처리하는 도메인의 1ms 이상의 처리시간이 84%에서 99%까지 줄어들 수 있음을 보인다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(A)
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• pp.285-286
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• 2010

• 정보과학회 논문지
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• 제42권11호
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• pp.1322-1331
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• 2015

vCPU(virtual CPU)는 하이퍼바이저 스케줄러에 의해서 실행 상태와 정지 상태를 반복하는 특징을 갖는다. 정지 상태인 vCPU에게 전달된 이벤트는 vCPU가 실행 상태가 될 때까지 처리되지 못하고 지연 된다. 이러한 이벤트 지연 현상은 I/O 지연 현상으로 나타난다. SMP(symmetric multiprocessing) 가상 머신은 다수의 vCPU를 이용하기 때문에 이벤트를 어느 vCPU에게 전달하는지에 따라 SMP 가상 머신의 이벤트 지연 시간이 달라 질 수 있다. SMP 가상 머신의 이벤트 지연 시간을 줄이기 위해서 본 논문에서는 각 vCPU의 동작 상태에 따라서 이벤트를 전달하는 새로운 기법인 이벤트 라우팅 기법을 제안한다. 제안한 이벤트 라우팅 기법을 Xen ARM 하이퍼바이저에 적용하였고 다양한 실험 환경에서 네트워크 RTT(round trip time)와 TCP 대역폭 측정을 통해 I/O 지연 시간 감소를 확인하였다. 기존 Xen ARM과 비교하여 네트워크 RTT는 최대 94% 감소하였고, TCP 대역폭은 최대 35% 증가하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(A)
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• pp.531-534
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• 2011

최근에는 가상화 기술이 임베디드 시스템 분야에도 적용 되면서, 다양한 종류의 임베디드 시스템이 하나의 물리 머신에서 동시에 실행되어야 하는 경우가 늘어나고 있다. 임베디드 시스템은 다양한 특성을 가지는데 그 중 하나가 바로 I/O 처리에 되한 지연시간의 보장이다. 본 논문에서는 임베디드 가상화 환경에서 I/O 지연 시간이 발생하는 원인을 분석하고 이를 해결 하기 위한 방법을 제안한다. 그리고 실험을 통해서 I/O 지연시간이 개선 될 수 있음을 보인다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.145-153
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• 2013

Virtualization technology has been applied in IA-32 based server or desktop systems. Recently it has been applied in ARM based mobile systems. Virtualization technology provides many useful features that are not possible in operating system level such as isolation, interposition, encapsulation and portability. In this research, we implement an ARM based VMM(Virtual Machine Monitor) by using the following techniques. First, we use "emulation" to virtualize the processor. Second, we use "shadow page tables" to virtualize the memory. Finally, we use a simple "pass-through I/O" to virtualize the device. Currently the VMM runs ARM Linux kernel 3.4.4 on a BeagleBoard-xM, and we evaluated the performance of the VMM using lmbench and dhrystone. The result of the evaluation shows that our VMM is slower than Xen on ARM that is implemented using paravirtualization but has good performance among the VMMs using full-virtualization.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권1호
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• pp.35-42
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• 2010

가상화 환경에서는 여러 개의 게스트 운영체제가 자원을 공유하고 있는데 특히 CPU는 시간 분할 방식에 의해 분배 된다. 따라서 각 가상 머신은 모든 물리 시간을 점유하지 못하고, 이는 CPU를 점유하지 못한 시간에 동작해야 하는 태스크 실행이 보장되지 못하는 결과를 야기시킨다. 이와 같은 응답성의 저하는 기존의 서버 가상화에서 치명적인 문제가 되지 않으나 임베디드 시스템에서 동작하는 실시간 태스크 측면에서는 중요하게 다루어 져야 하는 요구사항이 된다. 본 논문에서 우리는 실시간성과 관련된 타이머를 가상 머신 모니터에 등록할 수 있는 하이퍼콜을 제안한다. 이 하이퍼콜을 통하여 등록된 타이머는 만료된 시점에 해당 가상 머신이 실행되게 한다. 따라서 실시간성을 요하는 태스크들이 의도된 시간에 실행 가능하게 하며 다른 가상 머신의 기아 현상을 완화시켜 준다. 이어지는 실험에서는 Xen-Arm에 이를 구현하여 게스트 운영체제인 리눅스에서의 실시간성을 평가한다. 특히 테스트 응용과 Mplayer의 응답성 및 초당 프레임 수를 측정하여 한 개의 게스트 운영체제만이 동작하는 환경에서와 비슷한 실시간성이 지원될 수 있음을 보인다.