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가상머신 스케줄러의 I/O 성능 향상을 위한 대출/상환 기법
김기수(Kisu Kim),장준혁(Joonhyouk Jang),홍지만(Jiman Hong) 한국스마트미디어학회 2017 스마트미디어저널 Vol.5 No.4
Virtualized hardware resources provides efficiency in use and easy of management. Based on the benefits, virtualization techniques are used to build large server clusters and cloud systems. The performance of a virtualized system is significantly affected by the virtual machine scheduler. However, the existing virtual machine scheduler have a problem in that the I/O response is reduced in accordance with the scheduling delay becomes longer. In this paper, we introduce the Loan/Redemption mechanism of a virtual machine scheduler in order to improve the responsiveness to I/O events. The proposed scheme gives additional credits for to virtual machines and classifies the task characteristics of each virtual machine by analyzing the credit consumption pattern. When an I/O event arrives, the scheduling priority of a virtual machine is temporally increased based on the analysis. The evaluation based on the implementation shows that the proposed scheme improves the I/O response 60% and bandwidth of virtual machines 62% compared to those of the existing virtual machine scheduler. 가상화 기술에 의해 추상화된 자원은 하드웨어적으로 효율적으로 사용 할 수 있어 관리가 용이하며, 이로 인해 클라우드 시스 템과 대형 서버 클러스터 구축 등에 가상 머신 모니터가 널리 사용되고 있다. 가상화된 시스템의 성능은 가상머신 스케줄러의 영향을 크게 받는다. 하지만, 기존의 가상 머신에서 사용하는 Credit 스케줄러는 스케줄링 지연 시간이 길어질 경우, I/O 응답성이 저하되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 가상머신의 이벤트 응답성 저하 현상을 개선하기 위해 기존 가상머신의 Credit 스케 줄러에 대출/상환 기법을 도입하였다. 제안 기법은 가상 머신에 I/O 이벤트 처리를 위한 credit을 대출해주고, 대출 credit의 소비 패턴을 분석하여 각 가상머신의 태스크 특징을 분류한다. I/O 이벤트가 도착했을 때, 분석된 태스크 특징을 기반으로 일시 적으로 가상 머신의 스케줄링 우선순위를 높임으로써 시스템의 I/O 성능을 향상시킨다. 제안 기법을 가상머신 모니터에 구현하 였으며, 기존 가상머신의 Credit 스케줄러 대비 제안된 기법을 적용한 가상머신의 I/O 평균 응답성과 대역폭이 각 60%, 62% 향상되었다.
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임베디드 시스템을 위한 가상 머신 모니터의 설계와 구현
손성훈(Sung-Hoon Son),이재현(Jae-Hyeon Lee) 한국컴퓨터정보학회 2009 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.14 No.1
가상화는 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 시스템 소프트웨어 분야 중 하나이다. 범용 컴퓨터 시스템을 위한 가상화 분야에는 이미 상용화제품들도 다수 존재하는 반면, 임베디드 시스템의 특성을 고려한 가상화에 대한 연구는 상대적으로 미미한 실정이다. 본 논문에서는 임베디드 시스템의 각 하드웨어 자원을 여러 논리적인 하드웨어 자원들로 나누고, 이를 다수의 가상 머신들로 재구성하는 가상 머신 모니터를 설계하고 구현하였다. 제안된 가상 머신모니터는 하나의 임베디드 시스템 상에 다수의 실시간 운영체제들을 동시 수행하는 것을 가능하게 한다. 실제의 임베디드 시스템 하드웨어 상에서 구현된 가상 머신 모니터에 대해 다양한 성능 측정 실험을 수행하였다. 성능 평가결과를 통해 제안된 가상 머신 모니터가 실제의 임베디드 시스템 응용 분야에 적용이 가능함을 보였다. Recently virtualization has been one of the most popular research topics in system software area. While there already exist many commercial virtualization products for general-purpose computer system, little efforts are made to virtualize embedded system. In this paper, we design and implement a virtual machine monitor which divides each physical hardware resource of a embedded system into logical ones and reorganizes them into many virtual machines, which result in running several real-time operating systems concurrently on a single embedded system. We measure various performance metrics of the virtual machine monitor developed on a real embedded system. The results of the study show that our virtual machine monitor has enough potentiality of its application to real-world embedded systems.
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VIT: 게스트 운영체제의 실시간성 지원을 위한 타이머 하이퍼콜
박미리(Miri Park),홍철호(Cheol-ho Hong),유시환(See-hwan Yoo),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.37 No.1
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. Guest operating systems running over the virtual machines share a variety of resources. Since CPU is allocated in a time division manner it consequently leads them to having the unknown physical time. It is not regarded as a serious problem in the server virtualization fields. However, it becomes critical in embedded systems because it prevents guest OS from executing real time tasks when it does not occupy CPU. In this paper we propose a hypercall to register a timer service to notify the timer request related real time. It enables hypervisor to schedule a virtual machine which has real time tasks to execute, and allows guest OS to take CPU on time to support real time. The following experiment shows its implementation on Xen-Arm and para-virtualized Linux. We also analyze the real time performance with response time of test application and frames per second of Mplayer.
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