작업부하 인지 태스크 이주 기법을 통한 이기종 멀티코어 에너지 최적화

Abstract

오늘날, 내장형 시스템에서는 고성능을 유지하면서 소비 전력을 최소화 시키는 기술의 수요가 급증하고 있다. 이것에 대한 해결책으로 멀티코어 아키텍쳐 구조가 도입되고, 더 나아가 마이크로프로세서를 설계하는 회사인 ARM사에서 개발된 서로 다른 두 종류의 코어를 함께 사용하는 이기종 컴퓨팅 아키텍처인 빅리틀(big.LITTLE) 구조가 배터리를 사용하는 내장형 시스템에 널리 사용되고 있다. 이러한 실시간으로 수행하는 시스템에서 코어 간 작업부하 분배의 결정은 전력 소모와 성능에 가장 영향을 미치는 중요한 사항이며 이 논문의 중심 주제이기도 하다. 먼저 현재 가장 최신의 널리 사용되고 있는 태스크 이주 기법들을 조사하고 기존 스케줄러가 지닌 한계점을 파악하여 실험으로 증명하였다. 현재 최신 기법에서는 이기종 코어간 이주를 위해서는 각 태스크마다 생성되고 소멸되기까지의 총 시간 대비, 태스크가 사용된 시간과 사용되기 위해 런큐에 대기하는 시간의 합을 계산하여 그 값을 커널에서 유지하며 이를 미리 설정된 기준값과 비교하여 이주 유무를 정한다. 본 논문에서는 스레드 개수 등 응용의 설정을 다양화하고, 각 경우에 따라 실험적으로 태스크 이주 기준값을 변경하여 전력 소모 최적화 지점을 탐색한다. 더 나아가 태스크가 매우 붐비고 동작이 다양할 때 전력 소모와 성능에서 최적화 되지 않는 실행을 보인다는 것을 확인한다. 이때 태스크의 이주정책을 수정하여 좀 더 신중한 태스크 이주가 이루어지게 한다. 우리가 제안하는 기술을 리눅스 커널에서 구현하고 현재 사용되고 있는 태스크 이주 기법들의 전력 소모와 수행 시간과 비교한다. 실험의 결과 값에서 제안하는 기술이 현재 사용되고 있는 태스크 이주 기법보다 에너지 최적화와 성능 증가 면에서 향상된 결과를 보여준다.