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문제 정의
- 결정 알고리즘은 각 코어에 할당된 태스크의 분할 스케줄링 가능성을 확인하는데 이러한 알고리즘의 구현을 위해서 본 논문에서는 각 코어별 태스크 집합의 비중과 가상 시간(Virtual time)의 개념을 도입하였다. 이때 코어 i의 비중이란 코어 i에 할당된 태스크의 비중의 합인 #와 같이 정의된다.
- 본 논문에서는 시스템 수행 시에 태스크들의 시간 제약 만족에 필요한 시점에서만 원래의 Pfair 시스템 전역 스케줄링을 수행하고 평상시에는 각 코어 별로 스케줄링을 수행하는 하도록 하여 태스크의 이동이나 시스템 전역 동기화의 횟수를 최소화한다. 본 논문에서 HPGP 스케줄러를 실제 다중 멀티미디어 스트리밍 시스템에 적용시켰을 때 지터와 수행시간 지연 등에 영향을 미치는 스케줄링 오버헤드에 대한 양적인 성능 평가를 위해서 HPGP 스케줄러를 PFAIRFF 스케줄러와 PFAIR-CA 스케줄러에 대해서 비교하는 성능 평가를 실시하였다.
- 본 논문에서는 위와 같은 Pfair 알고리즘을 실제 다중 멀티미디어 스트리밍 시스템에 적용시켰을 때 발생할 수 있는 문제점들을 극복하기 위해서 시스템 수행 시에 태스크들의 시간 제약 만족에 필요한 시점에서만 원래의 Pfair 시스템 전역 스케줄링을 수행하고 평상시에는 각 코어 별로 스케줄링을 수행하는 혼합형 스케줄러 HPGP (Hybrid Partitioned-Global Pfair) 스케줄러를 제안한다. 이러한 혼합형 스케줄러는 시스템 전역 스케줄링이 수행되는 시점을 최소화함으로써 태스크의 이동이나 시스템 전역 동기화의 횟수를 최소화하여 스케줄링 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
- Pfair 스케줄러는 시스템 수행시간에 코어 간 태스크 이동이 많이 발생하고 매 시간 t마다 스케줄링 수행할 때 시스템 전역 동기화를 수행하여 모든 태스크가 일시로 정지되는 것이 필요하다. 이러한 태스크 이동 횟수와 시스템 전역 스케줄링 지점 횟수를 줄이기 위해서 본 논문에서는 시스템 전역 Pfair 스케줄링이 절대적으로 필요할 때만 이를 수행하는 코어 분할과 시스템 전역 스케줄링이 혼합된 새로운 형태의 스케줄러인 HPGP (Hybrid Partitioned-Global Pfair) 스케줄러를 제안한다. HPGP 스케줄러는 시스템 전역 Pfair 스케줄링이 필요하지 않은 경우 각 코어에 태스크를 할당하고, 각 코어 별로 독립된 Pfair 알고리즘을 수행한다.
- 이미 기술하였다시피 스케줄링 과정에서 한 코어에서 수행되었던 태스크를 다른 코어로 이동하면 캐시, TLB 등 메모리 성능을 저해할 수 있다. 이와 관련 하여 Pfair 스케줄러의 과도한 태스크 이동이 필요하다는 것을 보여주기 위해서 본 절에서는 다음과 같은 6개의 태스크를 갖는 태스크 집합을 두 개의 코어를 갖는 듀얼코어 프로세서에서 PFAIR-FF에서 스케줄링 해본다. 단, 태스크의 표기법은 TaskT = (Te, Tp)과 같다.
가설 설정
- HPGP 스케줄러는 매 시간 t에 각 코어 분할 스케줄러가 기본으로 동작한다고 가정한다. 이를 위해서 각 코어 j에서는 매 시간 t에 실제 스케줄링을 수행하기 전에 해당 코어에 할당된 태스크를 코어 분할 스케줄러로 스케줄링 했을 때도 여전히 전체 시스템의 Pfairness를 만족할 수 있는지 확인한다.
- 본 논문의 시스템 모델을 정의하기 위해 다음과 같은 표기와 가정을 사용한다. 본 논문의 시스템은 M개의 성능이 동일한 코어를 갖고 N개의 주기적으로 수행되는 시간 제약성을 갖는 실시간 태스크를 수행한다고 가정한다. 시스템에서 모든 프로그램 태스크는 절대 시간을 [t, t+1)의 범위로 나눈 시간 유닛 t 단위로 수행된다고 가정한다.
- 시스템 모델에서는 각 서브 태스크도 가상(Pseudo)의 릴리즈 시간과 완료 시간이 존재한다고 가정하며, 이때 서브 태스크 Ti의 가상 릴리즈 시간은 #로 정의되고 가상 완료 시간은 #로 정의된다.
- 본 논문의 시스템은 M개의 성능이 동일한 코어를 갖고 N개의 주기적으로 수행되는 시간 제약성을 갖는 실시간 태스크를 수행한다고 가정한다. 시스템에서 모든 프로그램 태스크는 절대 시간을 [t, t+1)의 범위로 나눈 시간 유닛 t 단위로 수행된다고 가정한다. 각각의 멀티미디어 스트리밍을 담당하는 태스크 T는 시간 유닛 t 배수 단위인 수행시간 Te와 수행주기 Tp를 갖으며 매 수행주기 Tp마다 수행시간 Te를 수행하는 태스크 T의 새로운 태스크 인스턴스가 릴리즈되며 이 인스턴스는 Tp 이내에 수행이 완료되어야 한다.
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