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모바일 실시간 시스템의 전력 절감을 위한 태스크 오프로딩, CPU 전압조절, 메모리 배치 통합 기술
http://doi.org/10.5626/JOK.2022.49.11.919
본 논문은 모바일 실시간 시스템에서 CPU, 메모리, 네트워크 장치 등에서 소모되는 전력을 동시에 고려하는 저전력 태스크 스케줄링 기술을 연구한다. 확장된 태스크 모델의 정의 및 태스크 오프로딩, CPU 전압 조절, 저전력 메모리 배치 기술 등을 적용하고 이에 대한 최적 조합을 탐색하여 제안한 기술이 실시간 시스템의 전력 소모를 평균 76.8% 절약할 수 있음을 보인다. 또한, 본 연구는 변화하는 네트워크 상황에 맞게 오프로딩, DVFS, 메모리 배치 등을 최적화하여 실시간 태스크 집합의 스케줄링을 보장하면서 전력 절감을 극대화하는 특성을 가진다.
PCM 기반 스왑 장치를 위한 클럭 기반 최소 쓰기 우선 교체 정책
본 논문은 PCM을 가상메모리 스왑 장치로 사용하는 시스템을 위한 새로운 페이지 교체 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 메모리 내의 각 페이지에 대한 수정 정도를 고려해서 교체 대상 페이지를 선정하며 이를 통해 PCM에 발생시키는 쓰기량을 줄인다. 즉, 제안하는 기법은 페이지의 수정 정도를 서브페이지 단위로 관리하고 최근에 사용되지 않은 페이지 중 수정된 서브페이지의 수가 최소인 페이지를 교체한다. 트레이스를 이용한 재현 실험을 통해 제안한 기법이 기존 CLOCK 알고리즘 대비 평균 22.9% 최대 73.7%의 PCM 쓰기량을 절감함을 확인하였다. 또한 PCM의 수명과 에너지 소모율을 각각 평균 49.0%와 3.0% 개선함을 보였다.
비휘발성 버퍼 캐시를 이용한 파일 시스템의 주기적인 flush 오버헤드 개선
파일 시스템 버퍼 캐시는 느린 스토리지의 접근 횟수를 줄여 입출력 성능 향상에 기여하지만, 캐시에서 수정된 데이터를 스토리지에 오랫동안 반영하지 않을 경우 크래쉬 발생 시 최신 데이터가 유실되거나 데이터의 일관성이 깨어지는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 대부분의 운영체제는 수정 데이터를 주기적으로 스토리지에 반영하는 flush 데몬을 사용한다. 본 논문은 파일시스템의 쓰기 연산 중 30-70%가 주기적인 flush에 의해 발생함을 분석하고, 이를 소량의 NVRAM 버퍼 캐시를 이용하여 해결하는 기법을 제시한다. 특히, 본 논문은 델타 쓰기 및 그룹 기반 교체 기법을 제안하여 소량의 NVRAM만으로 스토리지 쓰기 트래픽과 처리량을 각각 44.3%와 23.6% 개선할 수 있음을 보인다.
