KR100585176B1 - 입출력 서브시스템에서 입출력 명령의 부하 판단 방법 및장치 - Google Patents

입출력 서브시스템에서 입출력 명령의 부하 판단 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

입출력 서브 시스템에서 디스크의 데이터를 판독하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 응용 애플리케이션의 입출력 명령들의 부하 특징을 분석하고, 상기 분석 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령에 상응하는 부하인지를 판단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 입출력 명령의 부하 판단 방법은, 디스크 드라이버로부터 제공되는 입출력 명령에 따라 디스크 섹터의 데이터를 입출력하는 시스템에서, 상기 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성하는 단계((a) 단계), 상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특징을 분석하는 단계((b) 단계) 및 상기 분석된 입출력 명령의 부하 특징에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 단계((c) 단계)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입출력 서브시스템에서 입출력 명령의 부하 판단 방법 및 장치{Method and apparatus for determining the load of the input/output in the input/output subsystem}
도 1은 통상의 입출력 서브시스템에 대한 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 상응하는, 데이터 입출력 명령의 부하를 판단하는 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 입출력 명령의 부하 판단 장치의 추출부와 분석부를 보다 구체적으로 도시하고 있는 기능 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시되어 있는 입출력 명령의 부하 판단 장치의 판단부를 보다 구체적으로 도시하고 있는 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 입출력 명령의 부하를 판단하는 방법의 흐름도를 도시하고 있다.
도 6은 도 5의 입출력 명령의 세트를 생성하는 단계와 상기 입출력 명령의 특성을 분석하는 단계를 보다 구체적으로 도시하고 있는 흐름도이다.
도 7은 도 5의 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지 판단하는 단계를 보다 구체적으로 도시하고 있다.
도 8은 다수의 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령들의 집합, 즉 입출력 명령의 트레이스를 도시하고 있다.
도 9는 상기 도 8에 도시한 각 멀티미디어 플레이어의 입출력 트레이스에 대한 특성을 도시하고 있는 도표이다.
입출력 서브 시스템에서 디스크의 데이터를 판독하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 응용 애플리케이션의 입출력 명령들의 부하 특징을 분석하고, 상기 분석 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령에 상응하는 부하인지를 판단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
디스크는 지난 30여년간 대형 메인 프레임 컴퓨터에서 개인용 컴퓨터에 이르기까지 자료를 저장하는데 있어서 가장 중요한 역활을 해 왔다. 디스크에 관련된 이전의 주요 관심사는 데이터의 저장 용량에 관한 것이다. 하지만, 최근에 디스크의 저장 용량은 충분히 커지고 있으며, 저전력 소형 고속 CPU의 등장으로 기존의 입출력 서브시스템에서 수행하던 역활을 디스크에서 수행되도록 하는 디스크의 지능화가 주된 관심사가 되고 있다.
도 1은 통상의 입출력 서브시스템에 대한 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 1을 참고로, 입출력 서브시스템은 애플리케이션 계층(110), 파일 시스템 계층(120), 디스크 드라이버 계층(130) 및 디스크(140)를 포함하고 있다.
소정의 운영 시스템(operation system)은 상위 계층의 애플리케이션 계층 (110)으로부터 사용자가 입력한 파일 이름을 입력받으며, 자신이 관리하는 전체 디렉토리 구조 내에서 상기 입력된 파일 이름과 같은 이름의 파일을 탐색한다. 상기 운영 시스템에서 상기 입력된 파일은 파일 디스크립터라는 파일 식별 정보를 이용하여 식별된다.
디스크의 저장공간은 실린더, 트랙 및 섹터라는 공간적인 구성요소를 구비하고 있으며, 상기 파일 시스템 계층(120)은 상기 공간적의 구성요소들을 논리적인 블록들의 선형적인 배열로 구조화시키는 역활을 수행한다. 통상의 파일 시스템 계층에서 각 파일은 데이터가 저장되어 있는 논리 블록의 장소, 최근 수정 시간, 접근 모드 등과 같은 파일에 관련된 정보를 가지는 아이노드라고 불리는 데이터 구조체와 연결되어 있다. 파일 시스템 계층(120)은 운영 시스템으로부터 받은 파일 디스크립터로부터 입출력 작업의 대상이 되는 파일에 연결되어 있는 아이노드를 탐색하고, 상기 탐색된 아이노드로부터 파일에 관련된 정보를 가져와 입출력 작업을 수행한다.
상기 디스크 드라이버 계층(130)은 실제 디스크(140)와 운영 시스템을 연결해주는 계층이다. 상기 디스크 드라이버 계층(130)에는 파일 시스템 계층(120)의 입출력 작업의 결과로서 출력된 논리적 블록의 번호가 전달된다. 상기 디스크(140)는 논리 블록의 번호를 인식하지 못하기 때문에 상기 디스크 드라이버 계층(130)은 논리 블록의 번호를 디스크(140)가 알 수 있는 실린더, 트랙, 섹터 등의 물리적인 공간 정보로 변환하여 디스크(140)로 전달한다. 상기 디스크(140)는 상기 물리적인 공간 정보를 이용하여 입출력 작업을 수행한다.
통상의 입출력 서브 시스템은 입출력 명령의 대상이 되는 파일이 텍스트 파일인지 또는 멀티미디어 파일인지에 상관없이 동일하게 디스크 드라이버(120)에서 전달받은 입출력 명령에 따라 디스크(110)로부터 데이터를 입출력한다.
최근 정보의 처리, 전송, 저장 등 컴퓨터의 기능을 내장한 정보 가전 제품은 범용 컴퓨터와 달리 비디오 파일, 음악 파일 등과 같은 멀티미디어 애플리케이션의 녹화, 재생 등과 같은 특화된 입출력 명령의 부하를 가진다.
입출력 서브 시스템에서 상기 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 최적의 디스크 스케줄링을 설정하고, 상기 멀티미디어 애플리케이션에 상응하여 최적으로 운영 시스템을 제어하기 위해, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션의 부하인지를 판단하는 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디스크 드라이버로부터 추출된 입출력 명령들의 부하 특성을 분석하고 상기 분석 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 대한 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 디스크 드라이버로부터 추출된 입출력 명령들의 부하 특성을 분석하고 상기 분석 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 대한 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 입출력 명령의 부하 판단 방법은, 디스크 드라이버로부터 제공되는 입출력 명령에 따라 디스크 섹터의 데이터를 입출력하는 시스템에서, 상기 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성하는 단계((a) 단계), 상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특징을 분석하는 단계((b) 단계) 및 상기 분석된 입출력 명령의 부하 특징에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 단계((c) 단계)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계는 상기 디스크 드라이버로부터 디스크의 섹터에 저장되어 있는 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령들을 추출하여 제1 시간 동안 저장하는 단계((a1) 단계) 및 상기 제1 시간 동안 저장된 입출력 명령들 중 가장 최근에 저장된 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성하는 단계((a2) 단계)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 입출력 명령 세트로부터 각 입출력 명령의 부하 특징을 추출하는 단계 및 상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징으로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산하여 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 (c) 단계는 소정 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령을 학습하여 생성된 분류기를 통해 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치로 부터 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분류하는 단계 및 상기 분류기의 분류 결과에 기초하여, 상기 입출력 명령이 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 입출력 명령의 부하 판단 장치는, 디스크 드라이버로부터 제공되는 입출력 명령에 따라 디스크 섹터의 데이터를 입출력하는 시스템에서, 상기 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성하는 추출부, 상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특징을 분석하는 분석부 및 상기 분석된 입출력 명령의 부하 특징에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 추출부는 상기 디스크의 섹터에 저장되어 있는 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령들을 제1 시간 동안 저장하는 저장부 및 상기 저장된 입출력 명령들 중 가장 최근에 저장된 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성하는 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 생성부는 상기 입출력 명령들을 추출하여 상기 저장부에 저장하는 제1 추출부, 상기 디스크 드라이버로부터 새로운 입출력 명령이 요청되면, 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령들 중 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 상기 새로운 입출력 명령을 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령에 추가하여 상기 제 1 시간 동안의 입출력 명령을 갱신하는 갱신부 및 상기 갱신된 입출력 명령들 중 가장 최근의 입출력 명령들로 제2 시간 동안의 입출력 명령 세트를 생성하는 입출력 명령 세트 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분석부는 상기 입출력 명령 세트로부터 입출력 명령의 부하 특징을 추출하는 제2 추출부 및 상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징으로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 판단부는 상기 통계치에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하를 분류하는 분류부 및 상기 분류부의 분류 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하를 판단하는 부하 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고로, 본 발명에 따른 입출력 명령의 부하 판단 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 상응하는, 데이터 입출력 명령의 부하를 판단하는 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 2를 참고로, 본 발명에 따른 입출력 명령의 부하 판단 장치는 추출부(230), 분석부(240) 및 판단부(250)를 포함하고 있다.
디스크 드라이버(210)는 디스크(240)로 전달되는 입출력 명령들을 저장하는 제1 메모리부(미도시)를 구비하고 있다. 상기 추출부(230)는 상기 디스크 드라이버(210)로부터 디스크(220)로 전달되는 입출력 명령을 추출한다. 상기 추출부(230)를 통해 추출된 입출력 명령들은 추출부(230)에 구비되어 있는 제2 메모리(미 도시)에 저장된다. 상기 추출부(230)는 상기 디스크 드라이버(210)로부터 디스크(220)로 새로운 입출력 명령이 전달될 때마다, 상기 제2 메모리에 저장되어 있는 입출력 명령들 중 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 상기 새로운 입출력 명령을 제2 메모리에 기록하여 입출력 명령을 갱신한다. 상기 갱신된 입출력 명령들로부터 소정 크기의 입출력 명령 세트(소위 입출력 트레이스(trace)라 언급된다)를 생성하여 분석부(240)로 제공한다.
상기 분석부(240)는 상기 디스크 드라이버(210)로부터 상기 디스크(220)로 전달되는 입출력 명령의 부하 특징을 분석한다. 상기 분석부(240)는 상기 입출력 명령의 세트로부터 입출력 명령의 부하 특징을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징으로부터 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산한다.
상기 판단부(250)는 상기 분석부(240)를 통해 분석된 입출력 명령의 부하 특징에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 추출부(230)와 분석부(240)를 보다 구체적으로 도시하고 있는 기능 블록도이다. 상기 추출부(230)는 생성부(310)와 저장부(320)를 구비하고 있으며, 상기 분석부(240)는 제2 추출부(330)와 계산부(340)를 구비하고 있다.
먼저, 상기 추출부(230)에 대해 설명하면, 상기 추출부(230)의 생성부(310)는 상기 저장된 입출력 명령들 중 가장 최근의 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성한다. 상기 생성부(310)는 입출력 명령 세트 생성부 (312), 제1 추출부(314) 및 갱신부(316)를 구비하고 있다. 상기 제1 추출부(314)는 상기 디스크 드라이버(210)로부터 상기 디스크(220)로 전달되는 입출력 명령을 추출한다. 상기 추출부(230)는 상기 제1 추출부(314)를 통해 추출된 입출력 명령을 제1 시간 동안 저장하는 저장부(320)를 구비하고 있다.
한편, 상기 갱신부(316)는 상기 디스크 드라이버(210)로부터 상기 디스크(220)로 새로운 입출력 명령이 요청되면, 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령들 중 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 상기 새로운 입출력 명령을 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령에 추가하여 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령을 갱신한다. 상기 입출력 명령 세트 생성부(312)는 상기 갱신부(316)를 통해 갱신된 제1 시간 동안의 입출력 명령들로부터 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 구성된 입출력 명령 세트를 생성한다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라, 상기 저장부(320)는 사용 가능한 저장 공간의 집합인 제1 저장부(이하 프리 리스트(free-list라 한다)와 사용중인 저장 공간의 집합인 제2 저장부(이하 사용중 리스트(used-list라 한다)로 구성되어 있다. 상기 제1 추출부(314)를 통해 추출된 제1 시간 동안의 입출력 명령이 상기 사용중 리스트에 저장된다. 상기 갱신부(314)는 새로운 입출력 명령이 추출되면 프리 리스트로부터 저장 공간을 가져와 상기 새로운 입출력 명령을 저장한 후 상기 사용중 리스트에 연결한다. 또한, 상기 갱신부(316)는 상기 사용중 리스트에 저장되어 있는 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 상기 삭제된 입출력 명령이 저장되어 있던 저장 공간을 상기 프리 리스트로 반환한다. 상기 입출력 명령 세트 생성부 (312)는 상기 사용중 리스트에 저장되어 있는 입출력 명령들 중 최근 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라, 상기 제1 시간과 제2 시간은 서로 동일 할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라, 상기 저장부(320)는 범용 인터페이스로 접속되는 대용량 저장 매체일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 추출부(314)를 통해 추출된 입출력 명령이 계속해서 상기 저장부(320)에 저장되며, 상기 입출력 명령 세트 생성부(312)는 상기 저장부(320)에 저장되어 있는 입출력 명령들 중에서 가장 최근의 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 구성된 입출력 명령 세트를 생성한다.
상기 분석부(240)는 제2 추출부(330)와 계산부(340)를 구비하고 있으며, 상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특징을 분석한다. 상기 제2 추출부(330)는 상기 입출력 명령 세트를 구성하는 각 입출력 명령의 부하 특징을 추출한다. 상기 디스크 드라이버(210)로부터 디스크(220)로 전달되는 입출력 명령은, 소정의 애플리케이션에서 소정의 파일을 실행하기 위해 요청되는 데이터를 상기 디스크(210)의 섹터로부터 입력 또는 출력하기 위한 정보를 구비하고 있다. 상기 제2 추출부(330)는 상기 정보들 중에서 상기 입출력 명령의 부하 특징, 예를 들어 입출력 요구 시간, 입출력되는 섹터의 수 및 입출력되는 섹터의 위치 등을 추출한다.
상기 계산부(340)는 상기 입출력 명령 세트에서 추출된 각 입출력 명령의 부하 특징으로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산한다. 상기 입출력 명령의 부하에 대한 통계치는 디스크 드라이버(210)에서 디스크(220)로 전달되는 입출력 명령의 부하를 나타내기 위한 통계치로서, 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치는 상기 입출력 명령들이 요구되는 시간 간격의 평균, 표준 편차, 중간값, 범위, 단위 시간 동안 읽은 섹터의 수 및 단위 시간 동안 입출력 명령의 횟수 등이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 판단부(250)를 보다 구체적으로 도시하고 있는 기능 블록도이다. 도 4를 참고로, 상기 판단부(250)는 분류부(410)와 부하 판단부(420)를 구비하고 있다.
상기 분류부(410)는 상기 입출력 명령에 대한 통계치에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하를 분류한다. 상기 분류부(410)는 적어도 1개 이상의 멀티미디어 애플리케이션에 대한 입출력 명령의 부하 특징을 학습하여 생성된 학습 결과에 기초하여 제작된다.
mpeg2dec, xine, mpplayer 등과 같은 적어도 1개 이상의 멀티미디어 애플리케이션이 저화질 뉴스, 고화질 뉴스, 저화질 뮤직비디오, 고화질 뮤직 비디오 등과 같은 적어도 1개 이상의 멀티미디어 파일을 실행하는 동안, 단위 시간 동안의 입출력 요구 시간, 입출력되는 섹터의 수 등에 관한 자료를 추출한다. 상기 추출된 자료를 이용하여 입력 변수를 생성한다. 상기 입력 변수는 상기 추출된 자료로부터 계산된, 소정 단위 시간 동안 상기 입출력 명령들이 요구되는 시간 간격의 평균, 표준 편차, 중간값, 범위, 단위 시간 동안 읽은 섹터의 수 및 단위 시간 동안 입출력 명령의 횟수 등이 사용될 수 있다. 상기 계산된 입력 변수를 부스팅(booting) 알고리즘에 입력하고, 상기 입력 결과에 기초하여 결정 나무(decision tree)를 생성한다.
상기 분류부(410)는 상기 학습기를 통해 생성된 결정 나무에 기초하여 상기 입출력 명령 세트가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 부하인지를 분류한다. 즉, 분류부(410)는 상기 입출력 명령 세트로부터 계산된 통계치를 입력받아, 상기 결정 나무에 기초하여 상기 입출력 명령 세트의 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션 부하에 상응하는지를 분류한다.
본 발명이 적용되는 분야에 따라, 상기 멀티미디어 애플리케이션에 대한 입출력 명령의 부하 특징은 바이시안 학습(Baysian Learning), 신경망(Neural Network), 지지 벡터 기계(support vector machine) 등과 같은 다른 학습 방법에 의해 학습될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 부하 판단부(420)는 상기 분류부(410)의 분류 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 입출력 명령의 부하를 판단하는 방법의 흐름도를 도시하고 있다.
도 5를 참고로, 입출력 명령의 부하를 판단하는 방법은 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성한다.(단계 510). 상기 생성된 입출력 명령의 세트로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징을 추 출하고, 상기 추출된 부하 특징에 대한 통계치를 계산하여 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분석한다(단계 520). 상기 분석된 입출력 명령의 부하 특성에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단한다(단계 530).
도 6은 입출력 명령의 세트를 생성하는 단계(510)와 상기 입출력 명령의 특성을 분석하는 단계(520)를 보다 구체적으로 도시하고 있는 흐름도이다. 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입출력하기 위한 입출력 명령을 추출한다(단계 610). 상기 추출된 입출력 명령은 제1 시간 동안 저장부에 저장된다. 상기 디스크 드라이버로부터 디스크로 새로운 입출력 명령이 전달되면, 상기 저장된 제1 시간 동안의 입출력 명령들 중에서 가장 오래 전에 저장된 입출력 명령은 삭제되고, 상기 새로운 입출력 명령을 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령에 추가한다. 즉, 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령들을 새로운 입출력 명령이 전달될 때마다 갱신한다(단계 620). 상기 갱신된 제1 시간 동안의 입출력 명령들로부터 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 구성된 입출력 명령 세트를 생성한다(단계 630). 상기 610 단계 내지 630 단계는 상기 510 단계를 구성한다.
상기 입출력 명령 세트로부터 각 입출력 명령에 대한 입출력 요구 시간, 입출력되는 섹터의 수 및 입출력되는 섹터의 위치 등의 입출력 명령의 부하 특징을 추출한다(단계 640). 상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징들로부터 상기 입출력 명령 세트에 대한 입출력 명령의 부하 통계치를 계산한다(단계 650). 상기 통계치는 상기 입출력 명령들이 요구되는 시간 간격의 평균, 표준 편차, 중간값, 범위, 단위 시간 동안 읽은 섹터의 수 및 단위 시간 동안 입출력 명령의 횟수 등이 사용될 수 있다. 상기 640 단계와 650 단계는 상기 520 단계를 구성한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 종류의 입출력 명령의 부하 특징 및 입출력 명령의 부하 통계치가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
도 7은 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지 판단하는 단계(530)를 보다 구체적으로 도시하고 있다. 도 7을 참고로, 소정 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령을 학습하여 생성된 분류기를 통해 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치로부터 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분류한다(710 단계). 상기 분류기의 분류 결과에 기초하여, 상기 입출력 명령이 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단한다(720 단계).
이하, 도 8과 도 9를 참고로, 상기 분류기를 제작하기 위해 학습되는 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령의 공통된 특성에 대해 설명한다.
도 8a 내지 도 8m은 다수의 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령들의 집합, 즉 입출력 명령의 트레이스를 도시하고 있다. 도 8a 내지 도 8m은 현재 많이 사용되고 있는 다수의 멀티미디어 플레이어, 예를 들어 xine, mpeg2dec, mplayer가 디스크에 접근하는 형태를 도시하고 있다. X축은 입출력 명령이 도착한 시간을 표시하고 있으며, Y축은 디스크에 전달되는 입출력 명령이 가지는 섹터의 수를 표시한다.
도 8a는 xine에서 8.76Mbits/sec로 재생되는 고화질 뉴스에 대한 입출력 트 레이스를 도시하고 있으며, 8b는 mpeg2dec에서 8.76Mbits/sec로 재생되는 고화질 뉴스에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8c는 mplayer에서 8.76Mbits/sec로 재생되는 고화질 뉴스에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8d는 xine에서 0.38Mbits/sec로 재생되는 저화질 뉴스에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8e는 mplayer에서 0.38Mbits/sec로 재생되는 저화질 뉴스에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8f는 xine에서 1.18Mbits/sec로 재생되는 고화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8g는 mplayer에서 1.18Mbits/sec로 재생되는 고화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8h는 xine에서 0.67Mbits/sec로 재생되는 저화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8i는 mplayer에서 0.67Mbits/sec로 재생되는 저화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8j는 xine에서 2.60Mbits/sec로 재생되는 고화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8k는 mplayer에서 2.60Mbits/sec로 재생되는 고화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8l은 xine에서 1.16Mbits/sec로 재생되는 저화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있으며, 8m은 mplayer에서 1.16Mbits/sec로 재생되는 저화질 뮤직비디오에 대한 입출력 트레이스를 도시하고 있다.
도 9은 상기 도 8a 내지 도 8m에 도시한 각 멀티미디어 플레이어의 입출력 트레이스에 대한 특성을 도시하고 있는 도표이다. 여기서 1 내지 6은 각각 8.76Mbits/sec 고화질 뉴스, 0.38Mbits/sec 저화질 뉴스, 1.18Mbits/sec 고화질 뮤 직비디오, 0.67Mbits/sec 저화질 뮤직비디오, 2.60Mbits/sec 고화질 뮤직비디오 및 1.16Mbits/sec 저화질 뮤직비디오를 표시한다. 또한, A 내지 H는 읽기 요구가 도착한 시간 간격의 평균(ms), 읽기 요구가 도착한 시간 간격의 표준편차(ms), 읽기 요구가 도착한 시간 간격의 중간값(ms), 읽기 요구가 도착한 시간 간격의 범위(ms), 읽기 요구 크기의 평균(섹터수), 쓰기 요구 크기의 평균(섹터수), 읽기 요구 비율(%) 및 쓰기 요구 비율(%)을 표시한다.
도 8과 도 9를 참고로, 멀티미디어 플레이어의 종류와 동영상의 품질에 따라 차이가 있지만, xine, mplayer 및 mpeg2dec 등과 같은 멀티미디어 플레이어의 입출력 명령은 다음과 같은 공통적인 특징을 가지고 있다.
첫째로, 일정량의 데이터를 매우 주기적으로 디스크에 요청한다. 둘째로, 실험한 모든 멀티미디어 플레이어는 연속된 248개와 8개의 섹터들을 가지는 입출력 요구가 반복적으로 일어나는 입출력 트레이스를 가진다. 이는 멀티미디어 파일이 디스크에 연속되게 저장되어 있기 때문에 발생한다. 셋째로, 멀티미디어 플레이어는 소정의 멀티미디어 파일을 읽기 위한 작업을 수행하지만, 멀티미디어 플레이어의 작동 중에 해당 파일의 아이노드를 디스크에 주기적으로 갱신하기 위한 쓰기 작업이 발생한다.
상기 도 8과 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령은 공통적인 특징을 가지고 있다. 상기 공통적인 특징들을 학습하여 생성된 분류기에 의해, 현재의 입출력 명령 부하가 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령의 부하에 상응하는지를 판단하게 된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 입출력 명령의 부하 판단 방법 및 장치는 멀티미디어 애플리케이션에 상응하게 최적의 디스크 스케줄링을 설정하고, 상기 멀티미디어 애플리케이션에 상응하게 최적으로 입출력 명령을 제어하기 위해, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션의 부하인지를 판단할 수 있다.

Claims (20)

  1. 디스크 드라이버로부터 제공되는 입출력 명령에 따라 디스크 섹터의 데이터를 입출력하는 시스템에서,
    (a) 상기 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성하는 단계;
    (b) 상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분석하는 단계; 및
    (c) 상기 분석된 입출력 명령의 부하 특성에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 상기 디스크 드라이버로부터 디스크의 섹터에 저장되어 있는 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령들을 추출하여 제1 시간 동안 저장하는 단계; 및
    (a2) 상기 제1 시간 동안 저장된 입출력 명령들 중 가장 최근에 저장된 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 (a1) 단계는
    상기 디스크 드라이버로부터 디스크의 섹터에 저장되어 있는 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하는 단계;
    상기 추출된 입출력 명령을 제1 시간 동안 저장하는 단계; 및
    상기 디스크 드라이버로부터 새로운 입출력 명령이 요청되면, 상기 제1 시간 동안 저장되어 있는 입출력 명령들 중 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 새로운 입출력 명령을 추출하여 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령들에 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 시간과 제2 시간은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 입출력 명령 세트로부터 각 입출력 명령의 부하 특징을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징으로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산하여 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 입출력 명령의 부하 특징은
    입출력 요구 시간, 입출력되는 섹터의 수, 입출력되는 섹터의 위치인 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치는
    상기 입출력 명령들이 요구되는 시간 간격의 평균, 표준 편차, 중간값, 범위, 단위 시간 동안 읽은 섹터의 수 및 단위 시간 동안 입출력 명령의 횟수인 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    소정 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령을 학습하여 생성된 분류기를 통해 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치로부터 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분류하는 단계; 및
    상기 분류기의 분류 결과에 기초하여, 상기 입출력 명령이 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령은
    바이시안 학습(Baysian Learning), 신경 네트워크(Neural Network), 부스팅(Boosting), 지지 벡터 기계(support vector machine)에 의해 학습되는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  11. 디스크 드라이버로부터 제공되는 입출력 명령에 따라 디스크 섹터의 데이터를 입출력하는 시스템에서,
    상기 디스크 드라이버로부터 상기 디스크 섹터의 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령을 추출하고, 상기 추출된 입출력 명령으로부터 소정의 입출력 명령 세트를 생성하는 추출부;
    상기 생성된 입출력 명령의 세트에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분석하는 분석부; 및
    상기 분석된 입출력 명령의 부하 특성에 기초하여, 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 추출부는
    상기 디스크의 섹터에 저장되어 있는 데이터를 입력 또는 출력하기 위한 입출력 명령들을 제1 시간 동안 저장하는 저장부; 및
    상기 저장된 입출력 명령들 중 가장 최근에 저장된 제2 시간 동안의 입출력 명령들로 입출력 명령 세트를 생성하는 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 생성부는
    상기 입출력 명령들을 추출하여 상기 저장부에 저장하는 제1 추출부;
    상기 디스크 드라이버로부터 새로운 입출력 명령이 요청되면, 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령들 중 가장 오래된 입출력 명령을 삭제하고, 상기 새로운 입출력 명령을 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령에 추가하여 상기 제1 시간 동안의 입출력 명령을 갱신하는 갱신부; 및
    상기 갱신된 입출력 명령들 중 가장 최근의 입출력 명령들로 제2 시간 동안의 입출력 명령 세트를 생성하는 입출력 명령 세트 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 시간과 제2 시간은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 저장부는
    사용 가능한 저장 공간의 집합인 제1 저장부; 및
    사용중인 저장 공간의 집합인 제2 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 분석부는
    상기 입출력 명령 세트로부터 입출력 명령의 부하 특징을 추출하는 제2 추출부; 및
    상기 추출된 입출력 명령의 부하 특징으로부터 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치를 계산하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 입출력 명령의 부하 특징은
    입출력 요구 시간, 입출력되는 섹터의 수 및 입출력되는 섹터의 위치인 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치는
    상기 입출력 명령들이 요구되는 시간 간격의 평균, 표준 편차, 중간값, 범위, 단위 시간 동안 읽은 섹터의 수 및 단위 시간 동안 입출력 명령의 횟수인 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 판단부는
    적어도 1개 이상의 소정 멀티미디어 애플리케이션에 대한 입출력 명령의 부하 특징을 학습하고, 상기 학습의 결과와 상기 입출력 명령의 부하 특징에 대한 통계치에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하 특성을 분류하는 분류부; 및
    상기 분류부의 분류 결과에 기초하여 상기 입출력 명령의 부하가 멀티미디어 애플리케이션에 상응하는 입출력 명령의 부하인지를 판단하는 부하 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 멀티미디어 애플리케이션의 입출력 명령의 부하 특징은
    바이시안 학습(Baysian Learning), 신경망(Neural Network), 부스팅(Boosting), 지지 벡터 기계(support vector machine)에 의해 학습되는 것을 특징으로 하는 입출력 명령의 부하 판단 장치.
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