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문제 정의
- 본 논문은 기존의 프로그램 구동형 모의실험기 환경을 기반으로, 여러 응용프로그램의 동시 수행과 스케줄링 정책에 대한 모델링을 지원함으로써 하드웨어 시스템과 스케줄링 정책이 통합된 형태의 다중 프로그래밍 모의실험 방법을 소개한다. 벤치마크 프로그램 들을 분기-합류(fork-join) 모델에 기반하여 통합을 하고 간단한 스케줄러용 명령어들을 추가함으로써 전단부 (front-end)는 다중 프로그램 환경과 같은 이벤트를 생성하게 되고, 후단부(back-end)는 응용 프로그램 간, 프로세스 간의 이벤트를 구분할 수 있게 됨으로써 스케줄링 정책에 대한 모델링이 가능하게 된다.
- 벤치마크 프로그램 들을 분기-합류(fork-join) 모델에 기반하여 통합을 하고 간단한 스케줄러용 명령어들을 추가함으로써 전단부 (front-end)는 다중 프로그램 환경과 같은 이벤트를 생성하게 되고, 후단부(back-end)는 응용 프로그램 간, 프로세스 간의 이벤트를 구분할 수 있게 됨으로써 스케줄링 정책에 대한 모델링이 가능하게 된다. 또한 본 논문은 전단부와 후단부 사이에 프로세서 할당 정책에 관계된 자료구조들을 제공하고 이를 기반으로 스케줄링 정책을 구현하는 구체적인 방법을 설명하고자 한다. 다중프로그래밍 모의실험에 대한 자세한 구조와 구현방안은 2장에서 설명한다.
- 본 논문에서는, 프로그램 구동형 모의실험기에서 하드웨어 시스템과 함께 스케줄링 정책을 동시에 모의실험하기 위해 기존의 프로그램 구동형 모의살험 환경에 추가적으로 필요한 두 가지 기능을 제안한다. 우선 첫째로, 스케줄링 정책을 모델링 하기 위해서는 여러 개의 벤치마크 웅용프로그램올 동시에 수행할 수 있는 기능이 필요하다 앞에서도 언급했듯이 기존의 프로그램 구동형 모의 실험기는 한번에 단 하나의 프로그램만을 수행 가능하다.
- 또한 수행되는 응용프로그램의 총 프로세스 개수와 일치하는 시스템 프로세서를 가정한다. 본 논문은 복수의 벤치마크 응용프로그램을 하나의 응용프로그램으로 통합하고 소스 코드에 간단한 이벤트 발생 코드를 추가하는 방법을 통해 전단부로 하여금 여러 벤치마크웅용프로그램을 동시에 수행시키는 방법을 제공한다. 통합된 옹용프로그램은 여러 벤치마크 프로그램을 하위프로세스로서 동시에 수행함으로써 다중화된 메모리 접근 이벤트를 발생시킨다.
- 이 장에서는 복수의 프로그램이 동시에 경쟁적으로 수행되는 환경을 구현하기 위해 벤치마크 응용프로그램을 통합하는 방안을 제시한다. 전단부는 프로세스 정보와 함께 메모리 시스템에 대한 접근 이벤트를 발생시칸다.
- 우리는 전단부로 하여금 복수의 응용프로그램을 동시에 수행할 수 있도록 사용자 정의 이벤트를 발생시키는 방안을 고안했다. 통합된 벤치마크 응용프로그램을 수행하면서 전단부는 사전에 정의된 사용자 정의 이벤트를 발생시키고, 후단부는 이러한 사용자 정의 이벤트를 받아 스케줄러롤 구동 시켜 다중프로그램의 실행과 스케줄링 정책을 구현한다.
- 주어진 예의 경우, START_PROC는 프로세스의 시작을, ID0는 응용프로그램-0에 속한 프로세스임을 알린다. 프로세스가 종료될 때도 마찬가지로 라인 23에서 보듯이 END.PROC 정보를 통해 해당 프로세스의 종료를스케줄러에게 보고한다.
- 다중프로그래밍 환경에 대한 모의실험은 복수개의 병렬 응용프로그램이 경쟁적으로 수행될 때의 시스템 성능과 각 시스템 인자의 영향을 조사하는 것이 목적이다. 각 응용프로그램의 초기화 부분은 아직 모든 하위 프로세스들 올 생성하기 이전이므로 경쟁상황이라고 보기 어렵고, 결국 이러한 초기화 부분은 경쟁상황에 대한 정확한 관찰올 방해하는 요인이 된다.
- 반면에 봉쇄 잠금(blocking lock) 방식을 채택하는 시스템에서는 봉쇄된 프로세스가 자신의 프로세서를 다른 대기 프로세스에게 양보함으로써 프로세서의 활용도를 높이는 스케줄링 정책 수립이 가능하다. 본 논문에서 다중프로그래밍 모의실험을 구현하는 기반 도구인 AugMint 모의실험기는 기본적으로 스핀잠금을 채택하고 있지만, 다양한 스케줄링 정책을 실험하기 위해 스케줄러에서 봉쇄잠금올 지원하는 방안을 제시한다. 스케줄러는 잠금변수에 대한 접근 시도 이벤트 시 잠금 변수에 대한 대기 프로세스가 존재하는지 확인한다.
- 본 논문에서 다중프로그래밍 모의실험을 구현하는 기반 도구인 AugMint 모의실험기는 기본적으로 스핀잠금을 채택하고 있지만, 다양한 스케줄링 정책을 실험하기 위해 스케줄러에서 봉쇄잠금올 지원하는 방안을 제시한다. 스케줄러는 잠금변수에 대한 접근 시도 이벤트 시 잠금 변수에 대한 대기 프로세스가 존재하는지 확인한다. 만약에 현재 다른 프로세스에 의해 점유되고 있는 잠금 변수에 대해 어떤 또 다른 프로세스가 먼저 접근을 시도하고 있다면, 이는 곳 현재 수행 중인 프로세스가 바로 잠금 변수를 획득할 수 없음을 의미한다.
- 본 논문은 공유메모리 다중프로세서 시스템의 성능평가를 수행함에 있어, 하드웨어 시스템만이 아닌 운영체제의 스케줄링 정책까지 통합 실험함으로써, 다중 프로그래밍 환경을 모의실험하는 방법을 제안했다. 프로그램 구동형 모의실험기를 기반으로 복수의 벤치마크 응용프로그램을 통합하여 다중 프로그래밍 이벤트를 발생시키고, 프로세스 간의 프로세서 할당 알고리즘을 운용하는 스케줄러 구현기법을 제시하였다.
가설 설정
- 프로그램 구동형 모의실험기는 다양한 구조의 시스템을 모델링 가능하게 해 줄뿐 아니라, 그 사용 간편성에 비해 상대적으로 실제 시스템에 근접한 성능평가 결과를 유도하도록 도와준다 [1, 2, 3, 4, 5], 그러나 프로그램 구동형 모의실험기는 한 번에 단 하나의 웅용프로그램만실행할 수 있다는 한계 때문에 다중 프로그래밍 환경에 대한 성능평가에는 사용될 수 없다는 단점을 가지고 있다. 또한, 프로그램 구동형 모의실험기는 웅용프로그램의 프로세스 개수와 시스템 프로세서 개수가 같다고 가정한다. 이러한 특성들 때문에 사용자는 여러 응용프로그램이 제한된 시스템 자원을 두고 경쟁하는 다중 프로그래밍 환경 하에서의 시스템 성능평가를 할 수 없다.
- 우선 첫째로, 스케줄링 정책을 모델링 하기 위해서는 여러 개의 벤치마크 웅용프로그램올 동시에 수행할 수 있는 기능이 필요하다 앞에서도 언급했듯이 기존의 프로그램 구동형 모의 실험기는 한번에 단 하나의 프로그램만을 수행 가능하다. 또한 수행되는 응용프로그램의 총 프로세스 개수와 일치하는 시스템 프로세서를 가정한다. 본 논문은 복수의 벤치마크 응용프로그램을 하나의 응용프로그램으로 통합하고 소스 코드에 간단한 이벤트 발생 코드를 추가하는 방법을 통해 전단부로 하여금 여러 벤치마크웅용프로그램을 동시에 수행시키는 방법을 제공한다.
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