International Conference on Embedded Software (EMSOFT) 2022 / IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, pp.4539-4550
22HS3800, 전원 불안정 감내 자율적 에너지기반 컴퓨팅 시스템SW 원천기술 개발,
임유진
초록
Energy harvesting systems have emerged as an alternative to battery-operated Internet of Things (IoT) devices. To deal with frequent power outages in the absence of battery, energy harvesting systems rely on a capacitor-backed checkpoint mechanism also known as just-in-time (JIT) checkpointing. It checkpoints volatile data in nonvolatile memory (NVM) just before a power outage occurs - using the energy buffered in the capacitor - and restores the checkpointed data from NVM in the wake of the outage. While the JIT checkpointing gives an illusion that volatile data survive a power outage as if they were nonvolatile, it turns out that due to capacitor degradation, energy harvesting systems can unexpectedly fail the JIT checkpointing, losing or corrupting data across the outage. To address the problem, this article presents an operating system-driven solution called CapOS. At a high level, CapOS diagnoses the capacitor in a reactive yet safe manner. When the JIT checkpoint failure occurs, CapOS detects the capacitor degradation without causing the data corruption. To recover from such a capacitor error, CapOS electrically isolates the degraded capacitor - so that it restores its original capacitance by itself with the help of capacitor's resilient nature - and disables the JIT checkpointing. In case, power outages occur during the capacitor isolation, CapOS leverages undo logging with interval-based checkpointing for their recovery. Once the capacitor is fully recovered, CapOS gets back to the capacitor-based JIT checkpointing. The experimental results demonstrate that CapOS can effectively address the capacitor error of energy harvesting systems at a low run-time cost, without compromising the recovery of power outages.
KSP 제안 키워드
An operating system, Capacitor-based, Energy Harvesting(EH), Error Resilience(ER), Internet of thing(IoT), Just-in-Time, Non-Volatile Memory(NVM), Run time, data corruption, harvesting systems, power outage
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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