KR102301937B1 - 가상 머신 환경에서의 입출력 방법 - Google Patents

가상 머신 환경에서의 입출력 방법 Download PDF

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Abstract

가상 머신(virtual machine) 환경에서의 입출력 방법이 제공된다. 입출력 방법은 가상 머신에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 제1 폴링(polling)을 수행하고, 상기 제1 폴링에 의해 입출력 이벤트가 검출되면, 상기 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operating system)에 입출력 요청을 전송하고, 상기 호스트 OS로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 제2 폴링을 수행하고, 상기 제2 폴링에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함하고, 상기 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 상기 가상 머신 상에서 실행되는 다중 스레드에 의해 수행된다.

Description

가상 머신 환경에서의 입출력 방법{INPUT AND OUTPUT METHOD IN VIRTUAL MACHINE ENVIRONMENT}
본 발명은 가상 머신 환경에서의 입출력 동작 방법에 관한 것이다.
가상 머신에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)에서 발생되는 입출력 작업은 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operatng system)에 전달되고, 호스트 OS는 다양한 입출력 장치들을 이용하여 입출력 작업을 수행할 수 있다. 그런데 가상 머신이 게스트 OS로부터 발생되는 입출력 이벤트를 인터럽트 방식으로 에뮬레이션하여 호스트 OS에 전달하는 경우, 예컨대 컨텍스트 스위칭(context switching) 등으로 인한 오버헤드(overhead)가 수반되고, 이는 이러한 가상 환경이 구축된 컴퓨팅 장치의 성능 저하 및 자원 낭비를 초래할 수 있다. 특히 낮은 지연시간(low latency)이 요구되는 고속 스토리지 환경, 예컨대, SSD(Solid State Drive) 환경에서는 게스트 OS 및 가상 머신 상에 개선된 형태의 입출력 처리 방식이 요구된다.
미국 특허 제7,398,329호는 파이프라인 방식으로 처리되는 입출력 방법을 개시하고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 다중 스레드를 이용한 파이프라인 방식의 폴링 기법을 이용하여 가상 머신 환경에서 입출력 작업을 처리하기 위한 입출력 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은, 가상 머신(virtual machine)에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 제1 폴링(polling)을 수행하고, 제1 폴링에 의해 입출력 이벤트가 검출되면, 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operating system)에 입출력 요청을 전송하고, 호스트 OS로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 제2 폴링을 수행하고, 제2 폴링에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함하고, 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 가상 머신 상에서 실행되는 다중 스레드에 의해 수행된다.
상기 제1 폴링은 상기 다중 스레드 중 일부의 스레드에 의해 수행되고, 상기 제2 폴링은 상기 다중 스레드 중 다른 일부의 스레드에 의해 상기 제1 폴링과 병렬적으로 수행될 수 있다.
상기 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 동시에(simultaneously) 수행될 수 있다.
상기 호스트 OS가 구동되는 컴퓨팅 장치는 다중 코어를 포함하고, 상기 다중 스레드 중 상기 제1 폴링을 수행하는 일부의 스레드는 상기 다중 코어 중 일부의 코어 상에서 실행되고, 상기 다중 스레드 중 상기 제2 폴링을 수행하는 다른 일부의 스레드는 상기 다중 코어 중 다른 일부 코어 상에서 실행될 수 있다.
상기 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다.
상기 제1 폴링은 상기 다중 스레드 중 제1 스레드에 의해 수행되고, 상기 제1 폴링에 의해 입출력 이벤트가 검출되면, 상기 가상 머신이 실행되는 호스트 OS에 입출력 요청을 전송하는 것은, 상기 제1 스레드를 이용하여 상기 호스트 OS에 입출력 요청을 전송한 후 상기 제1 폴링을 수행하기 위한 제2 스레드를 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 스레드가 생성된 후 상기 제2 폴링은 상기 제1 스레드에 의해 수행될 수 있다.
상기 제2 폴링은 상기 다중 스레드 중 제3 스레드에 의해 수행되고, 상기 제2 폴링에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것은, 상기 제3 스레드를 이용하여 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송한 후 상기 제2 폴링을 수행하기 위한 제4 스레드를 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제4 스레드가 생성된 후 상기 제1 폴링은 상기 제3 스레드에 의해 수행될 수 있다.
상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것은, 상기 게스트 OS에서 실행되고 제3 폴링을 수행하는 스레드에 상기 입출력 응답을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 폴링, 상기 제2 폴링 및 상기 제3 폴링 중 적어도 둘 이상은 동시에 수행될 수 있다.
상기 호스트 OS가 구동되는 컴퓨팅 장치는 다중 코어를 포함하고, 상기 제1 폴링, 상기 제2 폴링 및 상기 제3 폴링은 상기 다중 코어 중 제1 코어, 제2 코어 및 제3 코어 상에서 각각 실행될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법은, 가상 머신(virtual machine) 상에서 실행되는 제1 폴링 스레드를 이용하여, 가상 머신에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트를 가상 머신에 전송하고, 입출력 이벤트에 따라, 가상 머신이 실행되는 호스트 OS에 입출력 요청을 전송하고, 가상 머신 상에서 실행되는 제2 폴링 스레드를 이용하여, 호스트 OS로부터 발생되는 입출력 완료 메시지를 가상 머신에 전송하고, 입출력 완료 메시지에 따라, 게스트 OS 상에서 실행되는 제3 폴링 스레드를 이용하여 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함한다.
상기 제1 폴링 스레드, 상기 제2 폴링 스레드 및 상기 제3 폴링 스레드 중 적어도 둘 이상은 동시에(simultaneously) 수행될 수 있다.
상기 제1 폴링 스레드에 의해 수행되는 제1 폴링, 상기 제2 폴링 스레드에 의해 수행되는 제2 폴링 및 상기 제3 폴링 스레드에 의해 수행되는 제3 폴링은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다.
상기 호스트 OS가 구동되는 컴퓨팅 장치는 다중 코어를 포함하고, 상기 제1 폴링 스레드, 상기 제2 폴링 스레드 및 상기 제3 폴링 스레드는 상기 다중 코어 중 제1 코어, 제2 코어 및 제3 코어 상에서 각각 실행될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법은, 제1 스레드를 이용하여 가상 머신(virtual machine)에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 제1 폴링(polling)을 수행하고, 제1 스레드를 이용하여 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operating system)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 제2 폴링을 수행하는 것을 포함하되, 제2 1폴링을 수행하는 것은, 제1 스레드를 이용하여 제2 폴링을 수행하는 동안, 제1 스레드와 상이한 제2 스레드를 이용하여 제1 폴링을 제2 폴링과 병렬적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 입출력 방법은, 상기 제1 스레드 및 상기 제2 스레드와 상이한 제3 스레드를 이용하여 상기 가상 머신으로부터 발생되는 입출력 응답에 대해 제3 폴링을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 폴링을 수행하는 것은, 상기 제1 스레드를 이용하여 상기 제2 폴링을 수행하는 동안, 상기 제2 스레드 및 상기 제3 스레드를 이용하여 상기 제1 폴링 및 상기 제3 폴링을 상기 제2 폴링과 병렬적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입출력 방법이 수행되는 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법이 파이프라인 방식으로 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법이 다중 스레드에 의해 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법이 파이프라인 방식으로 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법이 다중 스레드에 의해 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입출력 방법이 수행되는 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 입출력 방법이 수행되는 가상 머신 환경의 컴퓨팅 장치(1)는 게스트 OS(100), 가상 머신(VM: 200) 및 호스트 OS(300)를 포함한다. 또한, 컴퓨터 장치(1)는 파일 시스템(310), 하드웨어(320) 등을 더 포함할 수 있다.
게스트 OS(100)는 가상 머신 상에 설치되고 가상 머신에 의해 구동되는 운영체제이다. 일반적으로 게스트 OS(100)는 호스트 OS(300)와 상이할 수 있다. 예를 들어, 게스트 OS(100)는 호스트 OS(300)와 다른 플랫폼을 갖는 운영체제이거나, 호스트 OS(300)와 호환되지 않는 운영체제이거나, 호스트 OS(300)에 의해 제어되는 하드웨어(320)를 직접 제어할 수 없는 운영체제일 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서 게스트 OS(100)는 애플(Apple, Inc)사의 OSX, 마이크로소프트(Microsoft)사의 윈도우즈(Windows), 유닉스(UNIX), 리눅스(Linux) 등의 운영체제일 수도 있고, 애플(Apple, Inc)사의 iOS, 구글(Google)사의 안드로이드(Android) 등 모바일 장치에 특화된 운영체제일 수도 있으며, 이러한 예들에 한정되지 않는다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 게스트 OS(100)는 오로지 운영체제만을 의미하는 것이 아니라, 가상 머신에서 실행될 수 있는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스를 의미할 수도 있다.
가상 머신(200)은 호스트 OS(300)가 구동되는 컴퓨팅 장치 또는 컴퓨팅 환경을 소프트웨어로 구현하거나, 에뮬레이션한다. 다시 말해서, 가상 머신(200)은 호스트 OS(300)가 구동되는 실행 환경을 게스트 OS(100)에 제공한다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 가상 머신(200)은 컴퓨팅 장치 전체에 대한 에뮬레이션을 지원하여 게스트 OS(100)인 운영체제의 완전한 실행 환경을 제공할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 몇몇의 실시예에서, 가상 머신(200)은 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스를 실행하기 위한 에뮬레이션만을 지원할 수도 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서 가상 머신(200)은 커널 기반의 가상 머신(KVM, kernel-based virtual machine)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 가상 머신(200)은 컴퓨팅 장치 또는 컴퓨팅 환경에서 어플리케이션 레벨 또는 커널 레벨 등 다양한 계층에서 구현될 수 있다.
호스트 OS(300)는 컴퓨팅 장치 또는 컴퓨팅 환경을 직접 제어하는 운영체제이다. 다시 말해서 호스트 OS(300)는 컴퓨팅 장치 또는 컴퓨팅 환경의 파일 시스템(310), 하드웨어(320) 등을 직접 제어한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 입출력 명령(I/O COMMAND)를 수신하면, 가상 머신(200)은 상기 입출력 명령에 따른 입출력 작업을 처리하기 위한 입출력 요청을 호스트 OS(300)에 전달한다. 이에 따라 호스트 OS(300)는 가상 머신(200)으로부터 입출력 요청을 수신하고, 예컨대 파일 시스템(310), 하드웨어(320) 등을 직접 제어하여 입출력 작업을 실제로 수행한다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서 호스트 OS(300)는 애플(Apple, Inc)사의 OSX, 마이크로소프트(Microsoft)사의 윈도우즈(Windows), 유닉스(UNIX), 리눅스(Linux) 등의 운영체제일 수도 있고, 애플(Apple, Inc)사의 iOS, 구글(Google)사의 안드로이드(Android) 등 모바일 장치에 특화된 운영체제일 수도 있으며, 이러한 예들에 한정되지 않는다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트(I/O EVENT)에 대해 제1 폴링(210)을 수행하는 것을 포함한다. 예를 들어, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 스토리지 장치에 데이터를 저장하기 위한 입출력 명령을 받은 경우, 게스트 OS(100)는 스토리지 장치에 데이터를 저장하기 위한 입출력 이벤트를 발생시킬 수 있다. 여기서 가상 머신(200)은 게스트 OS(100)에 입출력 이벤트가 발생했는지 여부를 주기적 또는 연속적으로 확인하는 폴링 작업인 제1 폴링(210)을 수행하다가, 게스트 OS(100)로부터 발생된 입출력 이벤트를 검출한다. 즉, 발생된 입출력 이벤트는 가상 머신(200)에게 인터럽트 방식으로 전달되지 않고, 폴링 방식으로 전달된다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서. 제1 폴링(210)은 가상 머신(200) 상에서 실행되는 다중 스레드 중 일부의 스레드에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 방법은, 제1 폴링(210)에 의해 입출력 이벤트가 검출되면, 호스트 OS(300)에 입출력 요청(I/O REQUEST)을 전송하는 것을 포함한다. 예를 들어, 제1 폴링(210)을 이용하여 스토리지 장치에 데이터를 저장하기 위한 입출력 이벤트를 검출한 가상 머신(200)은 호스트 OS(300)에 스토리지 장치에 데이터를 저장하라는 입출력 요청을 전송한다.
도 3을 참조하면, 상기 방법은, 호스트 OS(300)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지(I/O COMPLETION)에 대해 제2 폴링(220)을 수행하는 것을 포함한다. 예를 들어, 가상 머신(200)을 통해 스토리지 장치에 데이터를 저장하라는 입출력 요청을 수신한 호스트 OS(300)는 스토리지 장치에 데이터를 저장한 후, 데이터 저장 작업이 완료되었음을 알리는 입출력 완료 메시지를 발생시킬 수 있다. 여기서 가상 머신(200)은 호스트 OS(300)에 의해 입출력 완료 메시지가 발생되었는지 여부를 주기적 또는 연속적으로 확인하는 폴링 작업인 제2 폴링(220)을 수행하다가, 호스트 OS(300)로부터 발생된 입출력 완료 메시지를 검출한다. 즉, 발생된 입출력 완료 메시지는 가상 머신(200)에게 인터럽트 방식으로 전달되지 않고, 폴링 방식으로 전달된다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서. 제2 폴링(220)은 가상 머신(200) 상에서 실행되는 다중 스레드 중, 제1 폴링(210)을 수행하는 스레드가 아닌 다른 일부의 스레드에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 방법은, 제2 폴링(220)에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 게스트 OS(100)에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함한다. 예를 들어, 제2 폴링(220)을 이용하여 데이터 저장 작업이 완료되었음을 알리는 입출력 완료 메시지를 검출한 가상 머신(200)은 게스트 OS(100)에 입출력 작업이 완료되었음과 그 결과를 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 통지하기 위한 입출력 응답을 전송한다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(210) 및 제2 폴링(220)은 동시에(simultaneously) 수행될 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 폴링(220)을 수행하는 스레드는 제1 폴링(210)을 수행하는 스레드와 병렬적으로 실행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법이 파이프라인 방식으로 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 2 개의 입출력 명령을 순차적으로 받은 경우, 상기 2 개의 입출력 명령에 각각 대응하는 2 개의 입출력 태스크가 시간의 흐름에 따라 처리되는 과정이 나타나 있다.
구체적으로, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 제1 입출력 명령 및 제2 입출력 명령을 순차적으로 받았다고 가정한다. 이러한 경우, 가상 머신(200)은 제1 입출력 명령에 따른 제1 입출력 태스크(I/O TASK 1)에 대해 제1 폴링(RP, Request Polling: 400) 및 제2 폴링(RW, Response Waiting: 410)을 수행할 수 있다. 이와 마찬가지로, 가상 머신(200)은 제2 입출력 명령에 따른 제2 입출력 태스크(I/O TASK 2)에 대해 제1 폴링(RP: 402) 및 제2 폴링(RW: 412)을 수행할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(RP: 400), 제2 폴링(RW: 410), 제1 폴링(RP: 402), 제2 폴링(RW: 412)은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 입출력 태스크(I/O TASK 1)에 대한 제2 폴링(RW: 410)과 제2 입출력 태스크(I/O TASK 2)에 대한 제1 폴링(RP: 402)은 병렬적으로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(RP: 400)은 다중 스레드 중 제1 스레드에 의해 수행되고, 제1 폴링(RP: 400)에 의해 게스트 OS(100)로부터 발생된 입출력 이벤트가 검출되면, 가상 머신(200)은 제1 스레드를 이용하여 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송한 후 제1 폴링(RP: 402)을 수행하기 위한 제2 스레드를 생성할 수 있다. 이 때 제2 스레드가 생성된 후 제2 폴링(RW: 410)은 제1 스레드에 의해 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 폴링(RW: 410)은 다중 스레드 중 제3 스레드에 의해 수행되고, 제2 폴링(RW: 410)에 의해 호스트 OS(300)로부터 발생된 입출력 완료 메시지가 검출되면, 가상 머신(200)은 제3 스레드를 이용하여 게스트 OS(100)에 입출력 응답을 전송한 후 제2 폴링(RW: 412)을 수행하기 위한 제4 스레드를 생성할 수 있다. 이 때 제4 스레드가 생성된 후 이어지는 제1 폴링은 제3 스레드에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법이 다중 스레드에 의해 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 가상 머신(200) 상에서 실행되는 제1 스레드(THREAD 1)를 이용하여, 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트를 가상 머신(200)에 전송하고(제1 폴링(RP: 400) 참조), 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 제2 스레드(THREAD 2)를 이용하여, 게스트 OS(100)로부터 발생되는 후속의 입출력 이벤트를 가상 머신(200)에 전송하고(제1 폴링(RP: 402) 참조), 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제2 스레드(THREAD 2)에 의해 제1 폴링(RP: 402)이 수행되는 중, 제1 스레드(THREAD 1)는 호스트 OS(300)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지를 가상 머신(200)에 전송하는 것을 포함할 수 있다(제2 폴링(RP: 410) 참조). 이와 같은 방식으로 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 다중 스레드를 이용한 파이프라인 폴링 방식으로 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법은 게스트 OS(100)에서 실행되고 제3 폴링(110)을 수행하는 스레드에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함한다. 예를 들어, 가상 머신(200)은 데이터 저장 작업이 완료되었음을 알리는 입출력 완료 메시지(I/O COMPLETION) 메시지를 호스트 OS(300)로부터 수신한 후, 게스트 OS(100)에 입출력 응답(I/O RESPONSE)를 전송할 수 있다. 여기서 게스트 OS(100)는 가상 머신(200)에 의해 입출력 응답이 발생되었는지 여부를 주기적 또는 연속적으로 확인하는 폴링 작업인 제3 폴링(110)을 수행하다가, 가상 머신(200)으로부터 발생된 입출력 응답을 검출한다. 즉, 발생된 입출력 응답은 게스트 OS(200)에게 인터럽트 방식으로 전달되지 않고, 폴링 방식으로 전달된다.
도 2를 같이 참조하면, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(210), 제2 폴링(220) 및 제3 폴링(110) 중 적어도 둘 이상은 동시에 수행될 수 있다. 한편, 도 2를 같이 참조하면, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(210), 제2 폴링(220) 및 제3 폴링(110)은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법이 파이프라인 방식으로 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 3 개의 입출력 명령을 순차적으로 받은 경우, 상기 3 개의 입출력 명령에 각각 대응하는 3 개의 입출력 태스크가 시간의 흐름에 따라 처리되는 과정이 나타나 있다.
구체적으로, 게스트 OS(100)가 사용자 또는 특정 어플리케이션, 프로그램 또는 프로세스에 의해 제1 입출력 명령, 제2 입출력 명령 및 제3 입출력 명령을 순차적으로 받았다고 가정한다. 이러한 경우, 가상 머신(200)은 제1 입출력 명령에 따른 제1 입출력 태스크(I/O TASK 1)에 대해 제1 폴링(RP, Request Polling: 400), 제2 폴링(RW, Response Waiting: 410) 및 제3 폴링(Completion Polling: 500)을 수행할 수 있다. 이와 마찬가지로, 가상 머신(200)은 제2 입출력 명령에 따른 제2 입출력 태스크(I/O TASK 2)에 대해 제1 폴링(RP: 402), 제2 폴링(RW: 412) 및 제3 폴링(Completion Polling: 502)을 수행할 수 있다. 이와 마찬가지로, 가상 머신(200)은 제3 입출력 명령에 따른 제3 입출력 태스크(I/O TASK 3)에 대해 제1 폴링(RP: 404), 제2 폴링(RW: 414) 및 제3 폴링(Completion Polling: 504)을 수행할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링(RP: 400), 제2 폴링(RW: 410), 제3 폴링(CP: 500), 제1 폴링(RP: 402), 제2 폴링(RW: 412), 제3 폴링(CP: 502), 제1 폴링(RP: 404), 제2 폴링(RW: 414), 제3 폴링(CP: 504)은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 입출력 태스크(I/O TASK 1)에 대한 제3 폴링(CP: 500), 제2 입출력 태스크(I/O TASK 2)에 대한 제2 폴링(RW: 412) 및 제3 입출력 태스크(I/O TASK 1)에 대한 제1 폴링(RP: 404)은 병렬적으로 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법이 다중 스레드에 의해 처리되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 가상 머신(200) 상에서 실행되는 제1 스레드(THREAD 1)를 이용하여, 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트를 가상 머신(200)에 전송하고(제1 폴링(RP: 400) 참조), 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 제2 스레드(THREAD 2)를 이용하여, 게스트 OS(100)로부터 발생되는 후속의 입출력 이벤트를 가상 머신(200)에 전송하고(제1 폴링(RP: 402) 참조), 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제2 스레드(THREAD 2)에 의해 제2 폴링(RW: 412)이 수행되는 중, 제3 스레드(THREAD 3)는 가상 머신(200)으로부터 발생되는 입출력 응답을 게스트 OS(100)에 전송하는 것을 포함할 수 있다(제3 폴링(CP: 500) 참조). 이와 같은 방식으로 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 다중 스레드를 이용한 파이프라인 폴링 방식으로 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법은, 가상 머신(200) 상에서 실행되는 제1 폴링 스레드(RP THREAD: 610)를 이용하여, 가상 머신(200)에 의해 구동되는 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트(I/O EVENT)를 가상 머신(200)에 전송하고, 입출력 이벤트에 따라, 가상 머신(200)이 실행되는 호스트 OS(300)에 입출력 요청(I/O REQUEST)을 전송하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은, 가상 머신(200) 상에서 실행되는 제2 폴링 스레드(RW THREAD: 620)를 이용하여, 호스트 OS(300)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지(I/O COMPLETION)를 가상 머신(200)에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은, 입출력 완료 메시지에 따라, 게스트 OS(100) 상에서 실행되는 제3 폴링 스레드(CP THREAD: 630)를 이용하여 게스트 OS(100)에 입출력 응답(I/O RESPONSE)을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링 스레드(610), 제2 폴링 스레드(620) 및 제3 폴링 스레드(630) 중 적어도 둘 이상은 동시에(simultaneously) 수행될 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 폴링 스레드(610)에 의해 수행되는 제1 폴링, 제2 폴링 스레드(620)에 의해 수행되는 제2 폴링 및 제3 폴링 스레드(630)에 의해 수행되는 제3 폴링은 파이프라인 방식으로 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 호스트 OS(300)가 구동되는 컴퓨팅 장치는 다중 코어(700)를 포함하고, 다중 코어(700)는 제1 코어(710), 제2 코어(720), 제3 코어(730) 및 제4 코어(740)를 포함할 수 있다. 도 9와 관련하여 설명된 제1 폴링 스레드(610), 제2 폴링 스레드(620) 및 제3 폴링 스레드(630)는 예를 들어, 제1 코어(710), 제2 코어(720) 및 제3 코어(730) 상에서 각각 실행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 제1 스레드를 이용하여 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 제1 폴링(210)을 수행(S1101)하고, 제1 폴링(210)에 의해 검출된 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송(S1103)하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제1 스레드를 이용하여 호스트 OS(300)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 제2 폴링(220)을 수행(S1105)하고, 제2 폴링(220)에 의해 검출된 입출력 완료 메시지를 게스트 OS(100)에 전송(S1107)하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 폴링(220)을 수행하는 것은, 상기 제1 스레드를 이용하여 제2 폴링(220)을 수행하는 동안, 상기 제1 스레드와 상이한 제2 스레드를 이용하여 제1 폴링(210)을 제2 폴링(220)과 병렬적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 폴링(220)에 의해 검출된 입출력 완료 메시지를 게스트 OS(100)에 전송하는 것은 제2 폴링(220)에 의해 검출된 입출력 완료 메시지에 따라 입출력 응답을 게스트 OS(100)에 전송하는 것을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입출력 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입출력 방법은 제1 스레드를 이용하여 게스트 OS(100)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 제1 폴링(210)을 수행(S1201)하고, 제1 폴링(210)에 의해 검출된 입출력 이벤트에 따라 호스트 OS(300)에 입출력 요청을 전송(S1203)하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제1 스레드를 이용하여 호스트 OS(300)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 제2 폴링(220)을 수행(S1205)하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제1 스레드 및 상기 제2 스레드와 상이한 제3 스레드를 이용하여 가상 머신(200)으로부터 발생되는 입출력 응답에 대해 제3 폴링(110)을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제2 폴링(220)을 수행하는 것은, 상기 제1 스레드를 이용하여 제2 폴링(220)을 수행하는 동안, 상기 제2 스레드 및 상기 제3 스레드를 이용하여 제1 폴링(210) 및 제3 폴링(110)을 제2 폴링(220)과 병렬적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 가상 머신이 게스트 OS로부터 발생되는 입출력 이벤트를 폴링 방식으로 에뮬레이션하여 호스트 OS에 전달하기 때문에 컨텍스트 스위칭(context switching) 등으로 인한 오버헤드(overhead)를 방지할 수 있다. 이에 따라 가상 환경이 구축되고 낮은 지연시간(low latency)이 요구되는 고속 스토리지 환경, 예컨대, SSD(Solid State Drive) 환경이 구축된 컴퓨팅 장치의 성능 저하 및 자원 낭비를 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 컴퓨팅 장치 100: 게스트 OS
110: 제3 폴링 200: VM
210: 제1 폴링 220: 제2 폴링
300: 호스트 OS 310: 파일 시스템
320: 하드웨어 440, 402, 404, 420, 422, 440: RP
410, 412, 414, 430, 432: RW
500, 502, 504, 506: CP 600: I/O 발생 태스크
610: RP 스레드 620: RW 스레드
630: CP 스레드 700: 다중코어
710: 제1 코어 720: 제2 코어
730: 제3 코어 740: 제4 코어

Claims (10)

  1. 가상 머신(virtual machine)에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 상기 가상 머신은 제1 폴링(polling)을 수행하고,
    상기 제1 폴링에 의해 입출력 이벤트가 검출되면, 상기 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operating system)에 입출력 요청을 전송하고,
    상기 호스트 OS로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 상기 가상 머신은 제2 폴링을 수행하고,
    상기 제2 폴링에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 상기 가상 머신이 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함하되,
    상기 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 상기 가상 머신 상에서 실행되는 다중 스레드에 의해 수행되고,
    상기 제1 폴링은 상기 다중 스레드 중 제1 스레드에 의해 수행되고,
    상기 제1 스레드를 이용하여 상기 호스트 OS에 상기 입출력 요청을 전송한 후 상기 제1 폴링을 수행하기 위한 제2 스레드를 생성하는 것을 더 포함하는 입출력 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴링은 상기 가상 머신 상에서 상기 다중 스레드 중 일부의 스레드에 의해 수행되고,
    상기 제2 폴링은 상기 가상 머신 상에서 상기 다중 스레드 중 다른 일부의 스레드에 의해 상기 제1 폴링과 병렬적으로 수행되는 입출력 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가상 머신 상에서 상기 제1 폴링 및 상기 제2 폴링은 파이프라인 방식으로 수행되는 입출력 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가상 머신 상에서 상기 제2 스레드가 생성된 후 상기 제2 폴링은 상기 제1 스레드에 의해 수행되는 입출력 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 폴링은 상기 가상 머신 상에서 상기 다중 스레드 중 제3 스레드에 의해 수행되고,
    상기 제2 폴링에 의해 입출력 완료 메시지가 검출되면, 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것은,
    상기 제3 스레드를 이용하여 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송한 후 상기 제2 폴링을 수행하기 위한 제4 스레드를 생성하는 것을 더 포함하는 입출력 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4 스레드가 생성된 후 상기 제1 폴링은 상기 가상 머신 상에서 상기 제3 스레드에 의해 수행되는 입출력 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가상 머신이 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것은,
    상기 게스트 OS에서 실행되고 제3 폴링을 수행하는 스레드에 상기 입출력 응답을 전송하는 것을 포함하는 입출력 방법.
  9. 가상 머신(virtual machine) 상에서 실행되는 제1 폴링 스레드를 이용하여, 상기 가상 머신에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)는 입출력 이벤트를 생성하여, 상기 입출력 이벤트를 상기 가상 머신에 전송하고,
    상기 게스트 OS에서 발생되는 상기 입출력 이벤트에 따라, 상기 가상 머신은 상기 가상 머신이 실행되는 호스트 OS에 입출력 요청을 전송하고,
    상기 가상 머신 상에서 실행되는 제2 폴링 스레드를 이용하여, 상기 호스트 OS는 입출력 완료 메시지를 생성하여, 상기 입출력 완료 메시지를 상기 가상 머신에 전송하고,
    상기 호스트 OS에서 발생되는 상기 입출력 완료 메시지에 따라, 상기 가상 머신은 상기 게스트 OS 상에서 실행되는 제3 폴링 스레드를 이용하여 상기 게스트 OS에 입출력 응답을 전송하는 것을 포함하되,
    상기 제1 폴링 스레드, 상기 제2 폴링 스레드 및 상기 제3 폴링 스레드 중 적어도 둘 이상은 동시에 수행되는 입출력 방법.
  10. 제1 스레드를 이용하여 가상 머신(virtual machine)에 의해 구동되는 게스트 OS(guest operating system)로부터 발생되는 입출력 이벤트에 대해 상기 가상 머신이 제1 폴링(polling)을 수행하고,
    상기 제1 스레드를 이용하여 상기 가상 머신이 실행되는 호스트 OS(host operating system)로부터 발생되는 입출력 완료 메시지에 대해 상기 가상 머신이 제2 폴링을 수행하는 것을 포함하되,
    상기 가상 머신이 상기 호스트 OS에 입출력 요청을 전송한 후, 상기 제1 스레드와 상이한 제2 스레드를 생성하고,
    상기 가상 머신이 상기 제2 폴링을 수행하는 것은, 상기 제1 스레드를 이용하여 상기 제2 폴링을 수행하는 동안, 상기 제2 스레드를 이용하여 상기 가상 머신이 상기 제1 폴링을 상기 제2 폴링과 병렬적으로 수행하는 것을 포함하는 입출력 방법.
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