KR20190081285A - 가상화 시스템에서 동적 패스쓰루 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득하는 단계, 관리자로부터 적어도 하나의 하드웨어 장치를 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득하는 단계 및 바인딩 정보를 기초로 적어도 하나의 하드웨어 장치를 개별적으로 가상화 없이 가상머신에 연결하여 동적 패스쓰루 장치로 결정하거나 가상화를 통해 가상머신에 연결하여 가상 장치로 결정하는 단계를 포함하는 가상 시스템에서의 동적 패스쓰루 방법이 개시된다. 본 발명은 시스템 중단 없이 패스쓰루 장치를 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

가상화 시스템에서 동적 패스쓰루 방법 및 장치{DYNAMIC PASS-THROUGH METHOD AND APPARATUS IN VIRTUALIZED SYSTEM}
본 발명은 동적 패스쓰루 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이퍼바이저를 사용하는 가상화 시스템에서의 동적 패스쓰루 방법 및 장치에 관한 것이다.
가상화 시스템은 기본적으로 하이퍼바이저(hypervisor)라고 하는 일종의 미들웨어(middleware)를 통하여 하드웨어를 간접적/공유적으로 사용하게 되므로, 하드웨어를 직접적/비공유적으로 사용하는 비가상화 시스템에 비하여 항상 성능 저하에 대한 이슈를 포함하고 있다. 다만, 성능 저하가 응용 프로그램이 감당할 수 있는 수준이라면, 공유적 사용에 따른 시스템 활용도(utilization) 증가로 인하여 전체적인 이득은 높아지게 된다.
일반적인 비실시간성 응용 프로그램 환경에서는 성능 저하가 크게 문제가 되지 않지만, 통신 시스템의 모뎀 및 프로토콜 등에서와 같은 실시간성을 요하는 기능들은 성능 저하가 기능의 역할 완수에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 성능 이슈를 해결하기 위해 가상화 시스템은 패스쓰루(pass-through)라고 하는 일종의 예외 수단을 허용한다. 이는 하드웨어 장치를 직접 소프트웨어와 연결해 줌으로써 하이퍼바이저의 간접적/공유적 사용으로 인한 성능 저하를 최소화하는 수단이다.
종래의 가상화 시스템에서 패스쓰루 장치들을 사용하려면, 대상 하드웨어를 패스쓰루로 선언한 뒤 시스템을 재시작 하여야 한다. 반대로 패스쓰루 장치를 공유 장치로 사용하기 위해서도 재선언 후 재시작 절차가 필요하다. 가상화 시스템은 일반적으로 다수의 가상머신들이 동시에 수용되고 운영되기 때문에 시스템의 재시작은 종속된 모든 가상머신들을 중단하고 재시작 해야하는 비정상적인 상황을 유발하게 된다. 따라서, 시스템의 설치 단계에서 패스쓰루 장치와 공유 장치들을 엄선하여 미리 결정하여야 하며 시스템 운용 중 변경은 사실상 불가능 하다. 이는 시스템 리소스의 유연한 사용에 걸림돌이 되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가상화 시스템에서 동적 패스쓰루 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 가상화 시스템에서 동적 패스쓰루 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법은, 적어도 하나의 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득하는 단계, 관리자로부터 적어도 하나의 하드웨어 장치를 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득하는 단계 및 바인딩 정보를 기초로 적어도 하나의 하드웨어 장치를 개별적으로 가상화 없이 가상머신에 연결하여 동적 패스쓰루 장치로 결정하거나 가상화를 통해 가상머신에 연결하여 가상 장치로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치는, 프로세서(processor) 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 적어도 하나의 명령은 적어도 하나의 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득하도록 실행될 수 있고, 관리자로부터 적어도 하나의 하드웨어 장치를 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득하도록 실행될 수 있고, 및 바인딩 정보를 기초로 적어도 하나의 하드웨어 장치를 개별적으로 가상화 없이 가상머신에 연결하여 동적 패스쓰루 장치로 결정하거나 가상화를 통해 가상머신에 연결하여 가상 장치로 결정하도록 실행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 시스템 운용 중 재시작 없이 하드웨어 장치들을 패스쓰루 장치 또는 공유 장치로의 선언할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디바이스 바인더에 의해 패스쓰루 장치 또는 공유 장치를 동적으로 지정 및 연결할 수 있다.
본 발명에 따르면, 시스템 중단 없이 패스쓰루 장치를 사용하여 시스템의 가용성 증대 및 자원 사용의 유연성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저에 의한 바인딩 방법을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법의 개념도이다.
가상화 시스템(virtualized system)은 응용 프로그램이 시스템의 하드웨어 리소스를 직접 사용하지 않고, 하이퍼바이저(hypervisor)에 의하여 추상화된 가상 리소스를 사용하도록 운영되는 시스템을 의미할 수 있다. 이러한 가상화 시스템은 소프트웨어가 하드웨어에 비종속적으로 운영되므로 소프트웨어의 배포 및 설치에 있어서 이식성(portability)이 증대되고, 소프트웨어의 재구성에 있어서 유연성(flexibility)이 보장되는 장점이 있으며, 하드웨어 리소스를 공유하여 사용할 수 있으므로, 시스템 활용률을 증대시킬 수 있다.
가상화 시스템은 기본적으로 하이퍼바이저(hypervisor)라고 하는 일종의 미들웨어(middleware)를 통하여 하드웨어를 간접적/공유적으로 사용하게 되므로, 하드웨어를 직접적/비공유적으로 사용하는 비가상화 시스템에 비하여 항상 성능 저하에 대한 이슈를 포함하고 있다.
이러한 성능 이슈를 해결하기 위해 가상화 시스템은 패스쓰루(pass-through)라고 하는 일종의 예외 수단을 허용할 수 있다. 이는 하드웨어 장치를 직접 소프트웨어와 연결하여 줌으로써 하이퍼바이저의 간접적/공유적 사용으로 인한 성능 저하를 최소화하는 수단을 의미할 수 있다.
종래의 가상화 시스템에서 패스쓰루 장치들을 사용하려면, 대상 하드웨어를 패스쓰루로 선언한 뒤 시스템을 재시작 하여야 한다. 반대로 패스쓰루 장치를 공유 장치로 사용하기 위해서도 재선언 후 재시작 절차가 필요하다. 가상화 시스템은 일반적으로 다수의 가상머신들이 동시에 수용되고 운영되기 때문에 시스템의 재시작은 종속된 모든 가상머신들을 중단하고 재시작 해야하는 비정상적인 상황을 유발하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 가상화 시스템 내의 하드웨어 장치들을 패스쓰루 장치 또는 공유 장치로의 선언에 있어서 시스템 재시작이 필요 없도록 하는 방법을 제안하고자 한다. 다시 말해, 본 발명에 의하여 하드웨어 장치의 속성이 시스템의 운용 중 동적으로 변경 가능하게 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 방법은 하부에 위치하는 복수의 하드웨어 리소스(hardware resource)가 추상화되어 가상 리소스로 보여지도록 동작하는 하이퍼바이저에 의해 수행될 수 있다. 가상 리소스는 상부에 위치하는 독립된 가상머신을 사용하는 가상 기능(Virtual Function, VF)에 의해 사용될 수 있다. 여기서, 하드웨어 리소스는 하드웨어 장치로 지칭할 수 있으며, 가상 리소스는 가상 장치로 지칭할 수 있다.
다시 말해, CPU는 가상 CPU로, 스토리지(storage)는 가상 스토리지로, 네트워크(network)는 가상 네트워크로, PCI(peripheral component interconnect) 또는 기타 인터페이스로 확장될 수 있는 기타 장치는 가상 기타 장치로 하이퍼바이저에 의해 추상화 또는 가상화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 패스쓰루 장치는 동적 패스쓰루 장치의 형태로 제공될 수 있으며, 동적 패스쓰루 장치는 시스템 운용 중 동적으로 정의될 패스쓰루 장치를 엑세스하기 위한 의사 장치(pseudo device) 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법은 하이퍼바이저에 의해 하드웨어 리소스를 가상 리소스로 추상화 또는 가상화 시 특정 하드웨어 리소스를 동적 패스쓰루 장치와 바인딩(binding)할 수 있다.
여기서, 동적 패스쓰루 장치는 실제 하드웨어와의 바인딩(binding)이 일어나기 전까지 속성이 미정인 상태로 존재할 수 있으며, 바인딩이 이루어진 후, 속성이 결정될 수 있다. 특정 하드웨어 리소스와 바인딩된 동적 패스쓰루 장치는 복수의 가상머신에 의한 공유 사용이 불가능할 수 있다.
하이퍼바이저에 의해 특정 하드웨어 리소스와 동적 패스쓰루 장치를 바인딩하는 방법은 도 3과 함께 상세히 후술하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치(200) 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 저장 장치(230)를 포함할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및/또는 저장 장치(230)에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220)와 저장 장치(230)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다.
메모리(220)는 프로세서(210)를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하고 있을 수 있다. 적어도 하나의 명령은 적어도 하나의 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득하는 명령, 관리자로부터 적어도 하나의 하드웨어 장치를 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득하는 명령 및 바인딩 정보를 기초로 적어도 하나의 하드웨어 장치를 개별적으로 가상화 없이 가상머신에 연결하여 동적 패스쓰루 장치로 결정하거나 가상화를 통해 가상머신에 연결하여 가상 장치로 결정하는 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치의 동작에 대한 더욱 상세한 설명은 도 3과 함께 후술하겠다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저에 의한 바인딩 방법을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼바이저는 장치 바인터(device binder), 공유 지원 모듈(sharing supporting module) 및 패스쓰루 지원 모듈(pass-through supporting module)을 포함할 수 있다.
장치 바인더는 모든 하드웨어 리소스에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 가상 인프라 관리자(virtual infrastructure manager)로부터 하드웨어 리소스 및 동적 패스쓰루 장치의 바인딩 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 바인딩 정보는 특정 하드웨어 리소스가 가상화되어 가상 장치로 동작할지 가상화 없이 동적 패스쓰루 장치로 동작할지에 대한 정보를 의미할 수 있으며, 이를 하이퍼바이저에서 하드웨어 리소스의 방향을 스위칭한다는 의미로 스위칭 정보라 지칭할 수도 있다.
도 3을 참조하여 하드웨어 리소스를 제1 장치, 제2 장치, ..., 제n 장치라 나타낼 수 있고, 가상 리소스를 가상 장치라 나타낼 수 있다.
다시 말해, 장치 바인더는 제1 장치, 제2 장치, ..., 제n 장치에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 가상 인프라 관리자로부터 획득한 바인딩 정보를 기초로 각 장치를 공유 지원 모듈 및 패스쓰루 지원 모듈와 연결시킬 수 있다. 또한, 이후, 가상 인프라 관리자로부터 새로운 바인딩 정보를 획득하여, 시스템 운용 중 연결이 동적으로 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 장치, 제3 장치, ..., 제n 장치는 바인딩 정보에 따라 가상 장치로 동작되기 위해 공유 지원 모듈로 연결될 수 있으며, 제2 장치는 바인딩 정보에 따라 동적 패스쓰루 장치로 동작되기 위해 패스쓰루 지원 모듈로 연결될 수 있다.
공유 지원 모듈은 연결된 장치를 추상화 또는 가상화하여 가상머신에게 가상 장치로 동작하도록 할 수 있으며, 패스쓰루 지원 모듈은 연결된 장치를 추상화 또는 가상화 없이 가상머신에게 동적 패스쓰루 장치로 동작하도록 할 수 있다.
예를 들어, 공유 지원 모듈로 연결된 제1 장치, 제3 장치, ..., 제n 장치는 가상화를 통해 가상머신에게 가상 장치로 동작할 수 있으며, 패르쓰루 지원 모듈로 연결된 제2 장치는 가상화 없이 가상머신에게 동적 패스쓰루 장치로 동작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 패스쓰루 장치(200)는 우선 시스템 내의 모든 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득할 수 있으며(S410), 가상 인프라 관리자로부터 하드웨어 장치 별로 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득할 수 있다(S420).
이하 동작은 하나의 하드웨어 장치에 대하여 설명하며, 다른 하드웨어 장치에 대해서도 동일할 수 있다.
동적 패스쓰루 장치(200)는 바인딩 정보를 기초로 하드웨어 장치가 동적 패스쓰루 장치로 사용되는지에 대하여 결정할 수 있으며(S430), 하드웨어 장치가 동적 패스쓰루 장치로 사용되는 것으로 결정된 경우, 하드웨어 장치를 패스쓰루 지원 모듈로 연결할 수 있고(S440), 패스쓰루 지원 모듈에 의해 하드웨어 장치를 가상화 없이 가상머신에게 동적 패스쓰루 장치와 같이 동작시킬 수 있다(S450).
동적 패스쓰루 장치(200)는 하드웨어 장치가 동적 패스쓰루 장치로 사용되지 않는 것으로 결정된 경우, 하드웨어 장치를 공유 지원 모듈로 연결할 수 있고(S460), 하드웨어 장치를 가상화할 수 있다(S470). 또한, 동적 패스쓰루 장치(200)는 가상화한 하드웨어 장치를 가상머신에게 가상 장치와 같이 동작시킬 수 있다(S480).
본 발명의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200: 동적 패스쓰루 장치 210: 프로세서
220: 메모리 230: 저장 장치

Claims (1)

  1. 적어도 하나의 하드웨어 장치에 대한 정보를 획득하는 단계;
    관리자로부터 상기 적어도 하나의 하드웨어 장치를 가상 장치로 사용할지 동적 패스쓰루(dynamic pass-through) 장치로 사용할지에 대한 바인딩 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 바인딩 정보를 기초로 상기 적어도 하나의 하드웨어 장치를 개별적으로 가상화 없이 가상머신에 연결하여 상기 동적 패스쓰루 장치로 결정하거나 가상화를 통해 가상머신에 연결하여 상기 가상 장치로 결정하는 단계를 포함하는, 동적 패스쓰루 방법.
KR1020170183694A 2017-12-29 2017-12-29 가상화 시스템에서 동적 패스쓰루 방법 및 장치 KR102462600B1 (ko)

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Citations (4)

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