Earticle

IoT 시대의 도래에 따라 더 많은 디바이스들이 데이터 획득에 활용이 되고 있고 데이터의 양이 기하급수적으로 증가하고 있다. 대용량 데이터를 효과적으로 저장하고 분석하기 위해서는 가상화 클러스터 환경에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 가상화 클러스터에서 빅 데이터 저장 및 처리를 위한 응용프로그램의 성능을 향상하기 위한 목적으로 Xen과 Docker를 이용한 두 개의 가상화 클러스터 환경을 만들고 Hadoop의 변수 중 블록의 크기과 복사본의설정 값을 변경하여 응용프로그램의 성능을 평가한다. 읽기 연산의 경우 블록 크기에 관계없이 Docker의 초당 데이터 처리율이 높았지만, 쓰기 연산의 경우 두 환경의 성능이 거의 비슷하였고 예외적으로 블록크기가 128MB일 때Xen의 초당 데이터 처리율이 Docker에 비해 다소 우월한 것을 확인하였다.

With the advance of IoT era, more and more devices are utilized for data acquisition and data volume is growing exponentially. Studies on the virtualized cluster environment are required to store and analyze large volume of data effectively. In this paper, we create two virtualized cluster environments by using Xen and Docker, to improve application performance for big data storage and processing. Then, we evaluate the application performance with differentg block sizes and replica numbers, by changing Hadoop parameters. For the case of read operations, Docker shows higher data throughput regardless of block sizes. However, for the case of write operations, both environments show similar performance and Xen shows slightly better performance than Docker in 128MB block size.

Memory ballooning is dynamic memory management technique for virtual machines (VMs). Ballooning is a part of memory reclamation technique operations used by a hypervisor to allow the physical host system to retrieve unused memory from certain guest virtual machines (VMs) and share it with others. Memory ballooning allows the total amount of RAM required by guest VMs to exceed the amount of physical RAM available on the host. Memory overcommitment enables a higher consolidation ratio in a hypervisor. Using memory overcommitment, users can consolidate VMs on a physical machine such that physical resources are utilized in an optimal manner while delivering good performance. Hence memory reclamation is an integral component of memory overcommitment. In this paper, we address that the basic cause of memory that ballooning is memory overcommitment from using memory-intensive virtual machines. We compared to others reclamation technique and identify Cost Associate with Memory Ballooning in state of Memory Overcommitment. The objective of this paper is to analyse memory ballooning technique for dynamic memory management of VMs. For this analysis, VMware based virtualization software, e.g., ESXi Server, vCenter Server, vSphere Client are installed and configured on the Centre for Innovation and Technology (CIT) Lab, DIU; for monitor and analyze VM performance for memory ballooning technique. The performance of memory ballooning technique is evaluated with two different test cases. The purpose is to help users understand, how this technique impact the performance. Finally, we presents the throughput of heavy workload with different memory limits when using ballooning or swapping; and analyse VM performance issue for this technique.

To date there has been no evidence of a suitable cloud computing digital forensics framework. This is due to the fact that each framework is dependent on the type of data cloud investigations involved, and each framework is tailored to the specific virtualised data cloud being examined as potential evidence. This paper describes a basic model for using the computer’s virtual machine (VM) history based on finite state machine (FSM) automata theory. This theoretical model abstracts the low level (primitive) events of the VM, which in turn can later be used to define the categories and classes of VM investigation analysis required by law enforcement for establishing higher level frameworks relevant to pursuing potential cases. The model motivates this framework context by making a high-level mapping of the VM’s complex event histories as recorded by the VM-hosted operating system (hypervisor) kernel logs.

현재 사용되고 있는 스마트폰에서는 어떤 개인정보들이 외부로 제공되고 있는지 사용자에게 알려주지 않는다. 스마트폰 개인정보 유출로 인한 피해 사례가 증가하면서, 스마트폰 사용자 프라이버시 보호의 중요성이 부각되고 있다. 본 논문에서는 스마트폰 사용자가 설정한 개인정보보호 정책을 기반으로 개인정보 접근권한을 각 어플리케이션에 부여하고, 어플리케이션이 허가되지 않은 정보에 대한 접근을 요청한 경우, 이를 차단하고 사용자에게 경고 메시지를 보여주는 방법을 제안한다. 제안하는 기법은 물리적인 하드웨어에 대한 접근을 모니터링하고 제어할 수 있는 Hypervisor 기술을 이용한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 사용자가 허가하지 않은 개인정보의 유출을 차단할 수 있고, 프라이버시를 안전하게 보호할 수 있다.

가상화 기술은 하나의 컴퓨터에서 다수의 운영체제를 동시에 가동시킬 수 있는 기능을 가지고 있어 클라우드 응용 서비스 구현을 위한 인프라 구축의 핵심기술로서 가상화 하이퍼바이저의 보급이 확대 되고 있다. 본 연구에서는 VMware와 XenServer를 사용해서 하이퍼바이저의 선택에 따른 가상화 환경에서 응용 서비스의 부하에 대한 성능을 측정하였다. 본 논문에서는 성능 측정 방법론을 논하고 성능 비교 분석을 제시한다.

최근 클라우드 서비스의 가상화 기술이 급부상 하면서 이슈화되고 있는 문제는 안전성과 신뢰성이다. 클라우드 서비스의 가상화 계층의 손상은 모든 호스트 업무의 손상을 가져올 수 있기 때문에 복수의 가상 운영체제가 구동될 수 있는 환경을 제공하는 하이퍼바이저는 해커들에 의해 공격 대상이 될 수 있다. 본 논문에서는 클라우드 서비스를 위한 대표적인 기술 중 보안이 취약하다고 분석되는 베어 메탈 기반의 하이퍼바이저의 해킹 및 악성코드에 대한 차단 기법을 제안한다.

In this paper, we propose a hypervisor for embedded systems based on ARM microprocessor. The proposed hypervisor makes it possible to run several real-time kernels concurrently on a single embedded system by virtualizing its microprocessor. With assistance of MMU, it supports virtual memory which enables each guest operating system has its own address space. Exploiting the fact that most embedded systems use memory-mapped I/O device, it provides a mechanism to distribute an external interrupt to virtual machines properly. It also achieves load balancing through live migration which moves a running virtual machine to other embedded system. Unlike other para-virtualization techniques, minor modifications are needed to run it on the hypervisor. Extensive performance measurement studies are conducted to show that the proposed hypervisor has enough potentiality of its real-world application.

Recently, system virtualization has been applied to consumer electronics (CE) such as smart mobile phones. Although multi-core processors have become a viable solution for complex applications of consumer electronics, the issue of utilizing multi-core resources in the virtualization layer has not been researched sufficiently. In this paper, we present a new hypervisor design and implementation for multi-core CE devices. We concretely describe virtualization methods for a multi-core processor and multi-core-related subsystems. We also analyze bottlenecks of network performance in a virtualization environment that supports multimedia applications and propose an efficient virtual interrupt distributor. Our new multi-core hypervisor improves network performance by 5.5 times as compared to a hypervisor without the virtual interrupt distributor.

국내에서 가장 폭넓게 사용되는 모바일 운영체제인 안드로이드는 수 많은 악성코드에 대한 위협 속에 있다. 그 중에서 가장 위협적인 공격은 루트 권한을 획득하는 악성코드이다. 따라서 본 연구는 가상화 환경을 통해 안드로이드 시스템에서 실존하는 루트 권한 획득을 탐지하는 시스템을 소개 하고 있다. 이를 위해 CPU 제조사에서 제공하는 가상화 기반 기술을 활용하였으며 결과적으로 시스템 상에서 루트 권한으로 동작하는 프로세스를 감지할 수 있었다.

본 논문은 uC/OS-II 실시간 커널이 관리하는 주 자원인 마이크로프로세서와 메모리를 가상화하여 하나의 마이크로프로세서 상에서 다수의 uC/OS-II 실시간 커널을 수행시키는 하이퍼바이저를 구현하였다. 마이크로프로세서는 uC/OS-II 실시간 커널이 처리하는 인터럽트들을 제어하는 알고리즘을 적용하여 가상화하고 메모리는 물리적 메모리를 파티션하는 방식을 사용하여 가상화한다. 개발된 하이퍼바이저 프로그램은 타이머 인터럽트와 소프트웨어 인터럽트를 가상화하는 인터럽트 제어 루틴들, 하이퍼바이저와 각 커널을 정상 수행 상태까지 유도하는 코드, 그리고 가상화된 두 커널 사이에 데이터 전달을 제공하는 API로 구성되어 있다. 기존의 uC/OS-II 실시간 커널은 개발한 하이퍼바이저 상에서 수행되기 위하여 소스 코드 레벨에서 수정이 필요하다. 구현된 하이퍼바이저는 Jupiter 32비트 EISC 마이크로프로세서 상에서 실시간 동작 시험 및 독립 수행 환경 시험을 거친 결과 가상화 커널이 정상적으로 수행되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 다수의 내장형 마이크로프로세서가 요구되는 응용 분야에 활용될 경우 하드웨어 가격 절감효과를 얻을 수 있으며 내장형 시스템의 부피, 무게 및 전력 소비량을 줄이는 효과가 있음을 확인하였다.

In this paper, we implement a hypervisor that runs multiple uC/OS-II real-time kernels on one microprocessor. The hypervisor virtualizes microprocessor and memory that are main resources managed by uC/OS-II kernel. Microprocessor is virtualized by controlling interrupts that uC/OS-II real-time kernel handles and memory is virtualized by partitioning physical memory. The hypervisor consists of three components: interrupt control routines that virtualize timer interrupt and software interrupt, a startup code that initializes the hypervisor and uC/OS-II kernels, and an API that provides communication between two kernels. The original uC/OS-II kernel needs to be modified slightly in source-code level to run on the hypervisor. We performed a real-time test and an independent computation test on Jupiter 32-bit EISC microprocessor and showed that the virtualized kernels run without problem. The result of our research can reduce the hardware cost, the system space and weight, and system power consumption when the hypervisor is applied in embedded applications that require many embedded microprocessors.

가상화는 가상의 자원이 물리적 자원에 접근할 수 있게 해주는 기술이며 VM(가상머신)을 다수 설치하여 VM의 수만큼 운영체제들을 이용할 수 있다. 이러한 가상화는 자원의 낭비를 막고 관리비용을 줄이기 위해 사용한다. 가상화 기술은 CPU, 메모리, I/O 가상화로 구분 지을 수 있으며 이 중 메모리 가상화 기술은 메모리 자원의 효율적인 사용을 가능하게 해준다. 여러 VM들이 실제 머신의 메모리보다 많은 메모리를 할당받아 사용하는 것이 가능한데 이것을 오버커밋 상태라고 한다. 중첩 가상화는 VM에 하드웨어 가상화 기법의 사용을 허용하게 하여 VM 위에 또 다른 VM이 동작할 수 있는 환경을 제공해준다. 이와 같은 (중첩) 가상화 환경에서의 메모리 접근은 일반적으로 하드웨어 지원을 통한 중첩 페이징 기법을 이용하여 메모리의 접근이 이루어진다. 본 논문에서는 오버커밋 발생 시 중첩 VM과 하이퍼바이저 VM의 성능 차이를 실험을 통하여 보여주고자 한다.

가상화는 다양한 IT분야에서 빠르게 발전하고 기술의 사용이 급격히 증가함에 따라 오픈소스 커뮤니티(Xen, KVM 등)와 기업(Citrix, VMware, Microsoft 등)을 중심으로 다양한 종류의 하이퍼바이저가 개발되었다. 가상화 기술이 발달하면서 서버, 네트워크, 스토리지 통합이 더욱 활발해졌고, 가상화 기술과 병렬 처리 기술이 결합되면서 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)이라는 거대한 흐름이 생겨났다. 각각의 하이퍼바이저는 가상화라는 동일한 목적을 가지고 이를 다른 방식으로 구현되었으며, 나아가 가상화 기술의 성능 향상을 위해 하나의 하이퍼바이저 내에서도 여러 방식의 가상화 모드를 지원할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 하이퍼바이저 중 Xen과 KVM에 대하여 비교 분석 하였다.

최근 ARM 프로세서의 가상화 확장 기술을 이용하는 임베디드 시스템에서 다종의 OS 작동을 지원하는 하이퍼바이저가 많이 개발되었다. 가상화 기술은 하드웨어 자원을 효과적으로 사용한다는 이점이 있지만, RTOS를 작동시킬 경우 하이퍼바이저의 오버헤드에 의해 RTOS의 성능이 저하될 수 있는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 가상화 기술을 지원하는 ARMv7 Cortex-A15 프로세서를 탑재한 NVidia Jetson TK-1 임베디드 보드에서 RTOS가 단독으로 작동했을 때의 성능과 QPlus Hypervisor를 통해 Linux OS와 함께 RTOS가 작동했을 때의 성능을 측정하고 비교 분석 하였다.

최근 ARM 프로세서의 가상화 확장 기술을 이용하는 임베디드 시스템에서 다종의 OS 작동을 지원하는 하이퍼바이저가 많이 개발되었다. 가상화 기술은 하드웨어 자원을 효과적으로 사용한다는 이점이 있지만, RTOS를 작동시킬 경우 하이퍼바이저의 오버헤드에 의해 RTOS의 성능이 저하될 수 있는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 가상화 기술을 지원하는 ARMv7 Cortex-A15 프로세서를 탑재한 NVidia Jetson TK-1 임베디드 보드에서 RTOS가 단독으로 작동했을 때의 성능과 QPlus Hypervisor를 통해 Linux OS와 함께 RTOS가 작동했을 때의 성능을 측정하고 비교 분석 하였다.

최근 컴퓨터 시스템에 탑재되는 프로세서에는 하드웨어적으로 가상화를 지원하기 위하여 커널 보다 상위의 권한을 가진 특별한 모드를 도입하고 있다. 그러나, 가상화를 요하지 않는 시스템이 대다수인 상황에서 해당 모드가 가진 특별한 권한은 시스템 로깅 및 보안에 유용하에 활용될 여지가 있다. 본 논문은 이를 위해 Sorvisor 라는 마이크로 하이퍼바이저를 개발함으로써 해당 모드를 활용할 수 있는 환경을 제공할 수 있도록 하고 있다.

본 논문에서는 Xen 가상 머신에 연성 실시간 기능을 제공하기 위한 방안을 제시한다. 현재 실시간 하이퍼바이저(hypervisor)는 대부분 경성 실시간(hard real-time) 보장을 위하여 자원을 파티션(partition)하고 고정된 태스크에 대한 수행을 지원한다. 본 연구에서는 오픈 환경을 위한 조합적 실시간 프레임워크에 기반한 계층형 실시간 스케줄링 시스템을 제안하고 있다. 제안하는 시스템은 오픈 환경에서 동적으로 태스크 및 컴포넌트의 유입이 가능하게 설계되었다. 제안하는 시스템에 대한 사전 연구 결과로써 Xen 플랫폼의 오버헤드 분석 결과를 제시하고 있다.

본 논문에서는 Xen 가상 머신에 연성 실시간 기능을 제공하기 위한 방안을 제시한다. 현재 실시간 하이퍼바이저(hypervisor)는 대부분 경성 실시간(hard real-time) 보장을 위하여 자원을 파티션(partition)하고 고정된 태스크에 대한 수행을 지원한다. 본 연구에서는 오픈 환경을 위한 조합적 실시간 프레임워크에 기반한 계층형 실시간 스케줄링 시스템을 제안하고 있다. 제안하는 시스템은 오픈 환경에서 동적으로 태스크 및 컴포넌트의 유입이 가능하게 설계되었다. 제안하는 시스템에 대한 사전 연구 결과로써 Xen 플랫폼의 오버헤드 분석 결과를 제시하고 있다.

본 논문에서는 Xen 가상 머신에서 연성 실시간 처리를 제공하기 위하여 하이퍼바이저(Hypervisor)의 VCPU 할당 정책을 제시한다. 현재 Xen 에서는 가상의 CPU (VCPU)를 스케줄링하여 전체 시스템을 관리한다. 본 연구에서는 실시간 태스크를 지원하는 VCPU 할당 정책의 사전 작업으로 기존의 Xen VCPU 할당 정책을 분석한다. 분석된 할당 정책의 단점으로 멀티프로세서 환경에서의 불필요한 VCPU 마이그레이션(Migration) 으로 인한 오버헤드를 확인하고 기존 정책의 단점을 보완하기 위한 새로운 할당 정책을 제시하여 Xen 플랫폼에서 연성 실시간을 지원하는 VCPU 할당 정책을 제안하고 있다.

본 논문에서는 Xen 가상 머신에서 연성 실시간 처리를 제공하기 위하여 하이퍼바이저(Hypervisor)의 VCPU 할당 정책을 제시한다. 현재 Xen 에서는 가상의 CPU (VCPU)를 스케줄링하여 전체 시스템을 관리한다. 본 연구에서는 실시간 태스크를 지원하는 VCPU 할당 정책의 사전 작업으로 기존의 Xen VCPU 할당 정책을 분석한다. 분석된 할당 정책의 단점으로 멀티프로세서 환경에서의 불필요한 VCPU 마이그레이션(Migration) 으로 인한 오버헤드를 확인하고 기존 정책의 단점을 보완하기 위한 새로운 할당 정책을 제시하여 Xen 플랫폼에서 연성 실시간을 지원하는 VCPU 할당 정책을 제안하고 있다.

2009년 이후부터 현재에 이르기까지 스마트폰 사용자는 꾸준히 증가하고 있다. 그리고 스마트폰의 애플리케이션을 사용하여 언제 어디서나 원하는 작업을 손쉽게 수행할 수 있게 되었다. 그러나 이러한 장점을 악용한 피싱, 파밍, 스미싱과 같은 신종 금융사기가 나타나게 되었고, 이로 인해 스마트폰을 사용하는 많은 사용자들이 금전적 피해를 입고 있다. 이에 본 논문에서는 모바일 하이퍼바이저를 이용하여 최근 사회적으로 이슈가 되고 있는 피싱, 파밍, 스미싱 피해를 예방할 수 있는 기술적 방안을 제안한다.

From 2009 to the present, smart phone users has been steadily increasing. And through the use of smart phone applications, smart phone user can perform easily what they want to do whenever and wherever. However, new types of financial fraud such as phishing, pharming and smishing are appeared exploiting these advantages. Accordingly in this paper, I propose to prevent social issues like phishing, pharming and smishing for the technical way using mobile hypervisor.