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프로세스 수행 시간의 비용 분석에 기반을 둔 페이지 단위 점진적 검사점의 작성 시점 결정 기법
Taking Point Decision Mechanism of Page-level Incremental Checkpointing based on Cost Analysis of Process Execution Time 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part A. Part A, v.13A no.4 = no.101, 2006년, pp.289 - 294  

이상호 (서울대학교 컴퓨터공학부) ,  허준영 (서울대학교 컴퓨터공학부) ,  홍지만 (광운대학교 컴퓨터공학부)

초록
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검사점 기법은 시스템이 장애를 내재한 경우에 효과적으로 프로세스가 장애 지점으로부터 다시 시작 할 수 있게 하는 결함 허용 방법이다. 특히, 페이지 단위 점진적 검사점 기법은 검사점 사이에서 변경된 페이지 데이터만을 저장함으로써 검사정 기록 오버헤드를 감소시킨다. 이 기법은 매 검사점 사이에서 변화하는 데이터의 크기가 가변적이므로 검사점 수행 시간도 매번 변하는 성질을 갖고 있다. 기존의 연구로 고정적인 검사점 수행 시간을 갖는 경우에 대한 효율적인 검사점 작성 시점 결정 방법이 제시된 바 있다. 그러나 매 검사점 마다 가변적인 시간을 필요로 하는 페이지 단위 점진적 검사점 기법에 대한 효율적인 작성 시점 결정 방법은 아직 연구되지 않은 분야이다. 본 논문에서는 효율적이고 적응성 있는 검사점 작성 시점 결정 방법을 제안하고, 이 방법에 기반을 둔 적응성 있는 페이지 단위 점진적 검사점 기법을 보인다. 여러 가지 용용 프로그램의 실험 결과를 통하여, 제안한 방법을 사용하는 것이 기존의 고정적인 인터벌을 갖는 페이지 단위 점진적 검사점을 사용하는 경우보다 프로세스의 평균 수행 시간을 현저히 줄임을 알 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Checkpointing is an effective mechanism that allows a process to resume its execution that was discontinued by a system failure without having to restart from the beginning. Especially, page-level incremental checkpointing saves only the modified pages of a process to minimize the checkpointing over...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이 네 가지의 응용 프로그램들은 본 논문에서 제안한 점진적 검사점 기법을 추가한 리눅스 커널에서 컴파일되었다. 검사점의 오버헤드를 비교하기 위하여, 본 논문의 실험에서는 각각의 응용 프로그램에 대한 평균 수행 시간을 비교 측정하였다.
  • 점진적 검사점 기법은 검사점 사이에서 변경된 페이지만을 저장함으로써 검사점의 오버헤드를 감소시키는 기법으로, 실제 시스템에도 상당히 많이 쓰이는 검사점 기법이다. 본 논문에서는 페이지 단위 점진적 검사점 기법에 대한 약간의 설명과 함꺼L 점 진 적 검사점 기법에서의 효율적이고 적응성 있는 검사점의 작성 시점 결정 방법을 제안하였다. 페이지 단위 점진적 검사점 기법을 사용하는 프로세스의 예상 수행 시간과 예상 복원 시간에 대한 비용 분석을 통하여, 비용 효율적인 검사점의 위치를 결정하는 알고리즘을 제시하였고, 여러 응용 예제를 통한 실험을 수행하였다.
  • 본 논문에서는 효율적이고 적응성 있는 페이지 단위 점진적 검사점 기법을 보인다. 이것 역시 페이지 폴트 하드웨어 메커니즘을 사용하여 변경된 페이지만을 기록한다.
  • 본 절에서는 본 논문의 핵심 내용이 되는 페이지 단위 점진적 검사점 기법을 위한 효율적이고 적응성 있는 검사점 작성 시점 결정 방법을 제안한다. 이 결정 방법은 프로세스의 예상 복원 시간의 비용 분석에 기반을 둔 것으로, 이를 통하여 가변적인 검사점 기록 비용을 갖는 점진적 검사점 기법에 대한 효율적인 검사점 작성 시점을 결정해줄 수 있게 된다.
  • 본 절에서는, 기존의 잘 알려진 검사점 기법의 설계 및 구현과 관련된 연구 및 검사점 기법의 비용 분석에 대한 몇 가지 연구를 소개한다. 먼저, 실제 시스템 환경에서 사용할 수 있는 검사점 기법의 설계 및 구현 방법에 대한 여러가지 연구가 제안되었고[2, 4-8], 제안된 검사점 기법에 대한 이론적인 분석도 여러 연구에서 이루어졌다 [1, 10],
  • Heo 등은 공간 효율적인 점진적 검사점 기법을 제안하였다 [11]. 이것의 주 목적은 여러가지 버전을 관리를 해야 하는 점진적 검사점의 특성에서 기인한, 디스크 공간 낭비를 최소화하는 이것이다. 이 기법은 이전 버전의 검사점에서 사용되지 않을 페이지데 이 터들을 수집하여 제거하는 기법을 통하여 보다 공간 효율적으로 동작하게 한다.

가설 설정

  • 만약 계산된 〃(如以) 가 양수의값을 갖는다면, 乩盘, , 弓 )가 7야"tg) 보다 큰 값을 가진 것이므로, 우리는 현재 검사점을 수행하지 말아야 할 것이다. 그 반대로 가 음수의 값을 갖는다면, 검사점을 수행하는 것이 더 좋을 것이다. 예를 들자면, 만약 t.
  • 먼저, 시스템에 내재된 결함은 프로세스의 수행 또는 검사점의 수행 시에도 나타날 수 있다고 가정한다. 또한 이러한 결함은 결함 발 생률 入의 포아송 분포를 갖는다고 가정한다. 이러한 가정은 결함의 특성상 언제 어디에서나 발생할 수 있으므로, 일반적으로 받아들일 수 있는 것들이다.
  • 또한 본 논문에서 사용하는 몇 가지 가정은 다음과 같다. 먼저, 시스템에 내재된 결함은 프로세스의 수행 또는 검사점의 수행 시에도 나타날 수 있다고 가정한다. 또한 이러한 결함은 결함 발 생률 入의 포아송 분포를 갖는다고 가정한다.
  • Hong 등은 검사점 기법을 사용하는 경우와 그렇지 않은 경우에 대하여 프로세스의 예상 수행 시간을 비교하여 포크 검사점의 비용을 분석하였다[1]. 이 연구에서는 결함이 검사점의 작성 중에도 나타날 수 있다고 가정하였다.
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참고문헌 (11)

  1. J. Hong, S. Kim and Y. Cho, Cost Analysis of Optimistic Recovery Model for Forked Checkpointing, IEICE Transactions on Information and Systems, Vol.E86-D, No.9, pp.1534-1541, Sep., 2003 

  2. J. Plank, M. Beck and G. Kingsley, Compiler-Assisted Memory Exclusion for Fast Checkpointing, IEEE Technical Committee on Operating Systems and Application Environments, Special Issue on Fault-Tolerance, pp.62-67, Dec., 1995 

  3. A. Ziv and J. Bruck, An On-Line Algorithm for Checkpoint Placement, IEEE Transactions on Computers, Vol.46, No.9, pp. 976-985, Sep., 1997 

  4. J. Lawall and G. Muller, Efficient Incremental Checkpointing of Java Programs, IEEE Proceedings of the International Conference on Dependable Systems and Networks, pp.61-70, Jun., 2000 

  5. J. Plank, M. Beck and G. Kingsley, and K. Li, Libckpt:Transparent Checkpointing under Unix, Usenix Winter Technical Conference, pp.213-223, Jan., 1995 

  6. J. Plank, J. Xu, and R. Netzer, Compressed differences: An algorithm for fast incremental checkpointing, Technical Report CS-95-302, Aug., 1995 

  7. J. Plank, K. Li and M. Puening, Diskless Checkpointing, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Vol.9, No. 10, pp.303-308, Oct., 1998 

  8. J. Plank, Y. Chen, K. Li, M. Beck and G. Kingsley, Memory exclusion: optimizing the performance of checkpointing systems, Software Practice and Experience, Vol.29, No.2, pp.125-142, Feb., 1999 

  9. M. Beck, J. S. Plank and G. Kingsley, Compiler-Assisted Checkpointing, Technical Report of University of Tennessee, UT-CS-94-269, 1994 

  10. A. Duda, The effects of checkpointing on program execution time. Information Processing Letters 16, pp.221-229, 1983 

  11. J. Heo, S. Yi Y. Cho, J. Hong, S.Y. Shin, Space-efficient Page-level Incremental Checkpointing. Proceedings of the 2005 ACM symposium on Applied computing, pp.1558-1562, 2005 

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