초록 ▼

본 과제는 임베디드 시스템의 가상화 과정에서 발생하는 오버헤드 및 기술적 장애를 분석하고 이를 해결함으로 써 차세대 임베디드 시스템에서 안정성, 보안성 및 다양한 운영환경에 대한 지원이 가능할 것으로 기대되는 가상 화 기술의 사용을 가능하게 하는 것을 목표로 한다.
구체적으로 본 연구는 가상화로 인해 프로세서 및 I/O 장치의 성능 저하를 분석하고 이를 해결하기 위한 스케줄링 또는 자원관리 기법을 제안한다. 또한, 임베디드 시스템의 주요 활용 처로 떠오르는 모바일 기기의 특성을 고려하여, 가상화로 인해 발생하는 에너지 효율성의

본 과제는 임베디드 시스템의 가상화 과정에서 발생하는 오버헤드 및 기술적 장애를 분석하고 이를 해결함으로 써 차세대 임베디드 시스템에서 안정성, 보안성 및 다양한 운영환경에 대한 지원이 가능할 것으로 기대되는 가상 화 기술의 사용을 가능하게 하는 것을 목표로 한다.
구체적으로 본 연구는 가상화로 인해 프로세서 및 I/O 장치의 성능 저하를 분석하고 이를 해결하기 위한 스케줄링 또는 자원관리 기법을 제안한다. 또한, 임베디드 시스템의 주요 활용 처로 떠오르는 모바일 기기의 특성을 고려하여, 가상화로 인해 발생하는 에너지 효율성의 저하와 이로 인한 배터리 사용시간의 단축을 극복하기 위한 전력관리 기능을 제안한다. 지난 3년간의 연구 수행 결과 본 연구는 각 년차별로 다음과 같은 세부 연구 목표를 설정하여 성공적으로 완수하였다.
<1차년도>
o 임베디드 가상머신을 위한 전력관리 구조 개발 : 가상머신 간의 상이한 전력관리 요구를 수집하여 이를 종합 하여 모든 가상머신들의 요구사항을 충족시킬 수 있는 전력관리를 위해서는 하이퍼바이저가 각 가상머신에 서 실행되는 운영체제의 전력관리 모니터의 정보를 종합하고 시스템의 실제 전력관리를 수행하는 구조를 제 안하고 개발하였다.
o 가상머신의 실시간 스케줄링 구조 연구 : 가상머신 운영체제가 실시간 스케줄러를 사용하여 실시간 태스크들을 스케줄링 한다 하여도, 가상머신이 하이퍼바이저에 의해 스케줄링 되지 않는다면 필연적으로 실시간성 보장이 어렵다. 이를 피하기 위해 하이퍼바지어가 가상머신 내부의 태스크들의 우선순위 정보를 파악할 수 있는 구조를 제안하였다.
<2차년도>
o 고성능/고효율 가상머신 네트워킹 구조 : 가상머신의 네트워킹은 가상머신 내 운영체제의 프론트엔드 디바이스 드라이버를 통해 하이퍼콜을 사용하여 하이퍼바이저에게 전달된 리퀘스트가 최종적으로 백엔드디바이스 드라이버를 통해 실제 디바이스 드라이버를 사용하여 처리되는 복잡한 구조를 통해 수행된다. 본 연구에서는 가상머신들끼리 상호 신뢰한다는 가정 하에 같은 서버의 가상머신들끼리 공유메모리 구조를 사용하여 빠른 네트워킹을 하는 구조를 제안하였다.
o 가상머신의 에너지 사용량에 기반을 둔 사용시간 보장 : 임베디드 시스템에서 각 가상머신은 독립적인 애플리케이션의 실행 유닛이며, 동영상 재생 등과 같이 모바일 기기에서 많은 애플리케이션들이 특정 수준 이상의 사용시간을 보장하는 것을 요구하고 있다. 본 연구에서는 각 가상머신의 에너지 소비 패턴을 분석하고 이를 현재 에너지 잔량과 비교하여 필요한 경우 가상머신의 스케줄링을 억제함으로써 사용자가 요구하는 배터리 사용시간을 보장하는 구조를 제안하고 구현하였다.
<3차년도>
o 에너지 소비 제한 시 QoS 저하를 방지한 가상머신 스케줄링 알고리즘 연구 : 2차년도 연구를 통해 얻어진 사용시간 보장 기능의 성능 평가 과정에서 멀티미디어 애플리케이션 등의 성능저하 현상을 파악하고, 그 원인 이 되는 스케줄링 패턴 변화를 막을 수 있는 QoS 저하 방지 에너지 제한 스케줄러를 제안하였다.
o 동일 페이지 공유를 통한 가상머신 메모리의 효율적 관리 : 가상머신들이 사용하는 메모리 페이지 중 동일한 페이지를 공유함으로써 버퍼 등으로 사용할 수 있는 가용 메모리를 확보할 수 있다. 페이지 공유를 위한 성능 오버헤드를 최소화할 수 있는 기법을 연구하여 페이지 공유를 모바일 시스템 등에서도 활용할 수 있도록 하는 기법을 제안하였다.
이와 같은 연구 수행을 통해 3편의 SCI급 저널과 2편의 학진등재저널, 1편의 해외학술대회 및 1편의 국내학술대회에 논문을 게재하였으며, 2건의 국내특허출원을 완료하였다. 또한, 본 과제에 참여한 인력 중 3명이 석사 학위를 수여 받았고, 1명이 박사 학위를 받는 인력양성실적을 거두었다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• I. 연구결과 요약문 ... 3
• II. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 5
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• III. 연구성과 ... 7