개인용 SSD를 위한 선반입 및 메모리 관리 정책

백승훈,Baek, Sung-Hoon 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지 A Vol.19 No.1

Traditional technologies that are used to improve the performance of hard disk drives show many negative cases if they are applied to solid state drives (SSD). Access time and block sequence in hard disk drives that consist of mechanical components are very important performance factors. Meanwhile, SSD provides superior random read performance that is not affected by block address sequence due to the characteristics of flash memory. Practically, it is recommended to disable prefetching if a SSD is installed in a personal computer. However, this paper presents a combinational method of a prefetching scheme and a memory management that consider the internal structure of SSD and the characteristics of NAND flash memory. It is important that SSD must concurrently operate multiple flash memory chips. The I/O unit size of NAND flash memory tends to increase and it exceeded the block size of operating systems. Hence, the proposed prefetching scheme performs in an operating unit of SSD. To complement a weak point of the prefetching scheme, the proposed memory management scheme adaptively evicts uselessly prefetched data to maximize the sum of cache hit rate and prefetch hit rate. We implemented the proposed schemes as a Linux kernel module and evaluated them using a commercial SSD. The schemes improved the I/O performance up to 26% in a given experiment. 기존의 운영체제에서 하드디스크의 성능을 향상시키기 위해서 사용해왔던 기술들이 SSD(Solid State Drive)에는 부정적 효과를 나타내는 경우가 많다. HDD의 기계적인 요소 때문에 접근 시간과 블록 주소의 순서가 성능에 매우 중요한 요인으로 작용하였지만, SSD는 불록 주소의 순서에 영향을 받지 않는 우수한 랜덤 읽기 성능을 제공한다. 실제 개인용 PC에서 SSD를 사용할 때에 선반입을 끄도록 권고되고 있다. 하지만 이 논문은 SSD의 내부 구조와 낸드 플래시 메모리의 특징을 고려한 선반입 및 메모리관리 정책를 결합한 방법을 제시한다. SSD에는 다수개의 낸드 플래시 메모리로 구성되어 있어 칩을 동시에 구동시키는 것이 중요하며, 낸드 플래시 메모리의 기본 입출력 단위가 계속 증가하는 방향으로 발전하고 있어서 SSD 내부의 동작 단위가 운영체제의 블록 크기보다 훨씬 커지게 되었다. 이 논문은 이러한 SSD의 특징과 경향을 수용하여, 제안하는 선반입 기법은 SSD의 동작 단위로 수행되며, 제안하는 메모리 관리 기법은 그 선반입 기법의 단점을 보완하여, 캐시 히트율과 선반입 히트율의 합이 최대가 되도록, 선반입되었지만 사용되지 않는 데이터를 적응적으로 퇴출한다. 본 기술은 리눅스 커널 모듈로 개발하였으며 실제 SSD를 사용하여 성능 평가를 실시하였다. 주어진 실험에서 제안하는 선반입 기법이 약 26%까지 성능을 향상시켰다.

내장형 리눅스 기반 RAID 시스템의 구현 및 성능평가

백승훈,박종원,Baek, Sung-Hoon,Park, Chong-Won 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 A Vol.9 No.4

본 논문에서는 내장형 리눅스를 이용한 RAID 시스템의 하드웨어 구현 방법을 제시하고 성능을 측정하여 본 시스템의 장단점을 제시한다. 파이버 채널 디스크와 호스트와의정합을 위하여 세 개리 파이버 채널 제어기를 포함하는 하드웨어를 설계 제작하였으며, 이하드웨어 위에 내장형 리눅스를 이식하고 RAID 소프트웨어를 구현하였다. RAID 기능을 위하여 SCSI 목표 모드 디바이스 드라이버와 목표 모드 SCSI 모듈을 구현하여 호스트 컴퓨터에게 SCSI 블록 디바이스를 제공한다. 또한 RAID의 기능을 위하여 리눅스의 Multi-device 모듈을 사용하였고, 높은 성능을 제공하기 위하여 Multi-device 모듈과 목표 모드 SCSI 모듈의 사이에서 연동하는 데이터 캐쉬 모듈을 구현하였다. 리눅스의 RAID 5 모듈을 수정하여, 읽기 성능을 대폭 향상시켰다. 벤치마크는 새로운 RAID 5모듈이 기존의방법보다 전체적인 성능에서 우수함을 보여준다. In this article, we present, design, and implement a software and hardware for an embedded RAID system. The merits and drawbacks of our system are presented by performance evaluation. The proposed hardware system consists of three fibre channel controllers for the interface with fibre channel disks and hosts. Embedded Linux in which a RAID software is implemented is ported to the hardware. A SCSI target mode device driver and a target mode SCSI module are designed for that our RAID system is considered as a block device to a host computer. Linux Multi-device is used as RAID functions of this system. A data cache module is implemented for high performance and the interconnection between Linux Multi-device and the target mode SCSI module. The RAID 5 module of Multi-device is modified for improvement of read performance. The benchmark shows that the new RAID 5 module is superior to the original one in overall performance.

다중 선형 회귀에 의한 광산란 초미세먼지 측정기의 황사 보정 기법

백승훈,Baek, Sung Hoon 중소기업융합학회 2021 융합정보논문지 Vol.11 No.8

Light-scattering fine particulate matter monitors can measure particulate matter (PM) concentrations in every second and can be designed in a portable size. They can measure the concentrations of various PM sizes (PM_1.0, PM_2.5, PM_4.0 and PM₁₀) with a single sensor. They measure the number and size of particulate matters and convert them to weight per volume (concentration). These devices show a large error for asian dust. This paper proposes a scheme that compensates the PM_2.5 concenstration error for asian dust by multiple linear regression machine learning in light-scattering PM monitors. This scheme can be effective with only two or three types of PM sizes. The experimental results compare a beta-ray PM monitor of national institute of environmental research and a light-scattering PM monitor during a month. The correlation coefficient (R²) of theses two devices was 0.927 without asian dust, but it was 0.763 due to asian dust during the entire experimental period and improved to 0.944 by the proposed machine learning. 광산란법을 이용한 초미세먼지 측정기는 초 단위의 측정이 가능하고 휴대할 수 있는 크기로 설계될 수 있다. 또한 하나의 센서로 여러 크기별 (PM_1.0, PM_2.5, PM_4.0, 및 PM₁₀) 농도를 측정할 수 있다. 이 방식은 입자의 개수와 크기를 측정하고 이를 단위 부피당 무게인 농도로 변환하는 과정 때문에 큰 밀도를 가지는 황사에 대해서는 큰 오차를 나타낸다. 본 논문은 광산란 초미세먼지 측정기가 여러 크기별 PM 농도를 이용하여 황사 발생 시 초미세먼지(PM_2.5)의 농도의 오차를 정확히 보정할 수 있고, 황사가 발생하지 않을 때도 영향을 받지 않는, 다중 선형외기 기법의 기계학습에 의한 보정 기법을 제시한다. 두 가지 또는 세 가지의 PM 크기 입력만으로도 광산란 미세먼지 측정 장치의 황사 오류를 크게 보정할 수 있음을 보인다. 한 달 동안 중부권대기환경연구소의 베타레이 측정기와 광산란 측정기의 측정값을 비교·분석하였다. 황사가 없는 구간에서 이 두 장비의 상관계수(R²)는 0.927이었고, 황사를 포함한 전 구간에서 상관계수는 0.763이었지만, 기계학습을 통하여 상관계수가 0.944로 향상되었다.

병렬 디스크 시스템의 모델링 및 모의 실험

백승훈(Sung-Hoon Baek),김경호(Kyung Ho Kim),박규호(Kyu Ho Park) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅲ

본 논문에서는 형식론적 모델링 및 모의 실험 방법을 사용하여 병렬 디스크의 성능 예측 및 영상 데이터용 비선형 편집기의 개발을 위한 여러 형태의 구조에 대해서 모의 실험한 결과 및 성능에 영향을 미치는 요소들에 대해 다루고 있다. 컴퓨터가 발전하기 전에는 테이프를 이용한 선형 편집기를 사용하였으나, 컴퓨터가 발전하고 또한 입출력 장치의 성능과 버스의 성능이 향상되면서 RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)가 개발되었고, 이것을 이용한 비선형 편집기가 개발되었다. 병렬디스크는 비선형 편집기뿐만 아니라 VOD(Video On Demand)나 데이터 서버등 응용 분야가 많고, 요구되는 성능에 따라서 다양한 구조의 병렬디스크가 사용된다. 매우 큰 대역폭이 요구되는 병렬 디스크의 경우에는 다양한 버스와 버퍼를 사용한 복잡한 계층적 구조가 요구된다. 그러나 이렇게 복잡한 병렬디스크를 개발하기에 적당한 개발 도구가 없어 필요한 성능에 꼭 맞는 시스템을 개발하기가 어렵다. 특히 디스크의 성능을 수학적으로 쉽게 구할 수 없다. 또한 시스템이 실물로 완성되기 전에는 디스크의 운영 알고리즘의 개발 및 파일 시스템의 개발이 쉽지 않다. 그래서 쉬운 소프트웨어 개발과 디스크의 성능을 쉽게 측정하기 위해서 객체 지향 성능 예측 시스템(OOPPS : Object Oriented Performance Prediction System)을 개발하였고, 이것을 이용하여 HDTV용 비선형 편집기의 성능을 예측하고, 필요한 성능을 만족하는 구조를 선택하여 실물로 개발하였다.

객체 지향 성능 예측 시스템

백승훈(Sung-Hoon Baek),홍준성(Joon Sung Hong),박규호(Kyu Ho Park) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅰ

본 논문에서는 하드웨어-소프트웨어 시스템에서의 시스템 레벨 모델링 및 통합 모의 실험(co-simulation)에 관한 새로운 방법을 다루고 있다. 복잡한 시스템의 하드웨어와 소프트웨어를 하나의 객체 지향 방법론으로 모델링 및 모의 실험하여 빠르고 쉽고 정확하게 시스템의 성능을 예측하고 분석하여, 시스템 설계가 최적화 되도록 도움을 주는 설계 도구를 제안한다. ASIC, 보조 디바이스, 버스, 디스크 및 소프트웨어 등을 객체 지향 모델링 방법인 UML(Unified Modeling Language) 형식론으로 시스템의 구조를 GUI을 사용하여 모델링하고, 이것으로부터 자동적으로 DEVS(Discrete EVent System) 모의 실험 모델을 생성해내어 통합 모의 실험을 수행함으로써 시스템의 성능을 쉽고 빠르게 측정하고 예측하는 방법론을 제시한다. UML과 DEVS는 형식론으로서, UML은 추상화 수준의 시스템 모델링과 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하며, 모의 실험은 DEVS의 시뮬레이터인 DEVS++을 사용하였다. DEVS++는 C++ 라이브러리 형태이므로 쉽게 UML에서 DEVS++로의 추출이 가능하다. 또한 사용자는 이미 만들어진 DEVS++ 모델 라이브러리를 이용하거나 사용자가 DEVS 형식론으로 모의 실험 모델을 추가하여 간단히 모델링할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 모의 실험 결과를 얻을 수 있다.

초소형 에어로졸 컨디셔너를 내장한 광산란 초미세먼지 센서 시스템의 구현 및 성능평가

백승훈(Sung Hoon Baek),손명희(Myunghee Son) 한국통신학회 2021 韓國通信學會論文誌 Vol.46 No.10

디지털 자동차운행기록계에서 안정적인 데이터 저장을 위한 설계 및 구현

백승훈 ( Sung Hoon Baek ),손명희 ( Myunghee Son ) 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.1 No.2

The digital tachograph is a device that automatically records speed and distance of a vehicle, together with the driver’s activity and vehicle status at an accident. It records vehicle speed, break status, acceleration, engine RPM, longitude and latitude of GPS, accumulated distance, and so on. European Commission regulation made digital tachographs mandatory for all trucks from 2005. Republic of Korea made digital tachographs mandatory for all new business vehicles from 2011 and is widening the range of vehicles that must install digital tachographs year by year. This device is used to analyze driver’s daily driving information and car accidents. Under a car accident that makes the device reliability unpredictable, it is very important to store driving information with maximum reliability for its original mission. We designed and implemented a practical digital tachograph. This paper presents a storage scheme that consists of a first storage device with small capacity at a high reliability and a second storage device with large capacity at a low cost in order to reliably records data with a hardware at a low cost. The first storage device records data in a SLC NAND flash memory in a log-structured style. We present a reverse partial scan that overcomes the slow scan time of log-structured storages at the boot stage. The scheme reduced the scan time of the first storage device by 1/50. In addition, our design includes a scheme that fast stores data at a moment of accident by 1/20 of data transfer time of a normal method.

하드웨어 - 소프트웨어 모델링에 의한 디스크 어레이 성능 예측 시스템

백승훈(Sung-Hoon Baek),김용연(Yong-Yun Kim),김경호(Kyung-Ho Kim),박규호(Kyu Ho Park) 한국정보과학회 1999 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1A

본 논문에서는 이 시스템의 하드웨어 모델링뿐만 아니라 소프트웨어 모델링을 제공하는 디스크 어레이의 성능 예측 시스템(DACS, Disk Array Co-Simulator)에 대해서 소개된다. 디스크 어레이는 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있으므로, 정확한 성능 예측은 하드웨어-소프트웨어 통합 모델링과 모의 실험을 통해서 얻을 수 있다. DACS는 고수준의 통합 모의 실험 환경을 사용한다. 이것을 통하여 하드웨어 모델은 DEVS (Discrete Event System Specification) 시뮬레이터의 일종인 DEVS++에 의해서 실행되고, 소프트웨어 모델은 C++로 구현되며 DEVS++와 상호 동작하여 실행된다. 이들 사이의 상호동작을 위해서 하드웨어 모델과 소프트웨어 모델이 서로 통신할 수 있는 방법이 고안되었다. 순차적으로 동작하는 소프트웨어 모델에 non-blocking 송신 함수와 blocking 수신 함수를 제공하는 결속 시스템이 존재하며, 이것이 다시 하드웨어 모델의 CPU 모델에 연결되어 있어서 소프트웨어에서 보낸 SCSI 명령은 CPU에 연결된 버스를 통하여 SCSI 제어기모델로 전송되거나 디스크에서 발생된 데이터 및 사건은 SCSI 제어기 모델과 버스 모델을 통하여 CPU에 전달된 뒤에 그 결속 시스템에 의해서 소프트웨어 모델로 전송된다. DACS는 하드웨어가 독립적인 모델에 기반을 두고 있고, 다양한 소프트웨어 모델의 구현이 가능하다. 또한 실제 시스템의 결과와 비교하였을 때에 2%이하의 오차를 가지고 있다.

만성통증 환자에서 Tramadol/Acetaminophen 복합제제의 치료 효과

백승훈 ( Seung Hoon Baek ),김철홍 ( Chul Hong Kim ),김경훈 ( Kyung Hoon Kim ),신상욱 ( Sang Wook Shin ),김해규 ( Hae Kyu Kim ),백승완 ( Seong Wan Baik ) 대한통증학회 2004 The Korean Journal of Pain Vol.17 No.2

특발성 염증성 근육병증 환자에서 IL-17 발현의 증가

백승훈 ( Seung Hoon Baek ),이준희 ( Jun Hee Lee ),김근태 ( Geun Tae Kim ),이정욱 ( Joung Wook Lee ),조미라 ( Mi Ra Cho ),김주인 ( Ju In Kim ),이선희 ( Sun Hee Lee ),김대성 ( Dae Seong Kim ),김성일 ( Sung Il Kim ) 대한류마티스학회 2008 대한류마티스학회지 Vol.15 No.2

Objective: Idiopathic inflammatory myopathies (IIMs) are systemic autoimmune diseases characterized by infiltration of T lymphocytes, monocytes, and macrophages in muscle tissues. Interleukin-17 (IL-17), a Th17 cytokine, has potent pro-inflammatory actions and plays a role in autoimmune diseases. We investigated the expression of IL-17 in muscle tissues of patients with IIMs. Methods: We measured the IL-17 mRNA level of muscle tissues from 14 patients with IIMs (9 patients with dermatomyositis and 5 patients with polymyositis) by real-time RT-PCR and compared with controls. We also performed an immunohistochemical stain to detect IL-17 expression. Results: The expressions of IL-17 were significantly enhanced in IIMs than controls. In immunohistochemistry, IL-17 was expressed in perimysial, endomysial and perivascular infiltrating inflammatory cells. Conclusion: These results suggest that IL-17 plays a role in the immunopathogenesis of IIMs.