Qos-aware and secure smt processors
Qos-odaklı ve güvenli smt işlemciler
- Tez No: 1006888
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR DEMİR, PROF. DR. GÜRHAN KÜÇÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar güvenliği, Bilgisayar mimarisi, Computer security, Computer architecture
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bulut platformları ve IoT sistemleri gibi büyük ölçekli bilgi işlem ortamlarında çalışan çeşitli uygulamalarda, hizmet kalitesi ve performans garantisi talepleri özel ilgi gerektirir. Bulut ortamında genellikle Eşzamanlı Çoklu İş Parçacığı (SMT) çekirdekleri kullandığından, işlemci kaynakları birden fazla uygulama arasında paylaşılmalı ve yönetilmelidir. Yüksek düzeyde Servis Kalitesi (QoS) gerektiren bir müşteri uygulaması, özellikle gecikmeye duyarlı iş yükleri için, en iyi çaba ile tahsis edilen payından daha fazla kaynak gerektirebilir. Çok çekirdekli sistemlerde yüksek performanslı iş parçacıkları (HPT'ler) için QoS'yi korumak üzerine çalışmalar yapılmış olsa da, SMT işlemciler, komut boru hatları, yürütme birimleri ve önbellek gibi paylaşılan kaynaklarda QoS'yi yönetmenin karmaşıklığı nedeniyle, iş parçacığı sayısı arttıkça önemli ölçüde daha belirgin hale gelen çeşitli zorluklar ortaya çıkarır. İlk olarak, 4 iş parçacıklı SMT çekirdeklerinde bir HPT ile üç sıradan toplu iş parçacığı arasındaki kaynak kullanımını düzenleyen üç alternatif algoritma önererek önceki QoSMT çalışmalarını genişletiyoruz. İki iş parçacığı arasındaki bir ilişki yönetilmesi basit olsa da, birden fazla iş parçacığı arasındaki etkileşimler karmaşık hale gelir ve tasarımı ve bakımı zorlaşır. Sezgisel tabanlı yaklaşımımız, ortalama olarak %7.2 daha iyi iş çıktısı ve HPT'ler için %218'e varan daha iyi iş çıktısı sağlar ve 600 iş yükünün %92'sinden fazlası yalın SMT işlemciden daha yüksek performans gösterir. HPT'lerin QoS gereksinimlerini karşılamak için kaynakların izlenmesi ve dinamik olarak tahsis edilmesi gerekir. Ancak, bu tür izleme, yan kanal saldırılarına yol açabilmektedir. Özellikle, kötü niyetli eşzamanlı iş parçacıkları, paylaşılan kaynak çekişmesini istismar ederek hassas iş yüklerine zamanlamaya dayalı yan kanal saldırıları gerçekleştirdiği bir tehdit modelini ele alıyoruz. Bu sorunu çözmek için, HPT'lerin yan kanal saldırılarına karşı korunması gereken senaryoları göz önünde bulundurarak, kaynak kullanımını tahmin etmek ve kaynakları tahsis etmek için daha basit bir yol sağlamak üzere farklı makine öğrenimi yaklaşımlarını karşılaştırıyoruz. Bu amaçla, HPT'ler için güvenli bir ortam sağlarken performansı artırmak için sezgisel yöntemler ve makine öğrenimini birleştiren SecQoSMT'yi öneriyoruz.
Özet (Çeviri)
Within the wide variety of applications running in large-scale computing environments such as cloud platforms and IoT systems, demands for service quality and performance guarantees require special attention. Since cloud nodes typically utilize Simultaneous Multithreading (SMT) cores, processor resources are shared and managed among multiple applications. A customer application that demands high levels of Quality of Service (QoS) may require more resources than its best-effort allocated share, particularly for latency-sensitive workloads. While maintaining QoS for High-Performance Threads (HPTs) in multicore systems has been studied, SMT processors present various challenges that become significantly more pronounced as the number of threads increases, due to the complexity of managing QoS in shared resources such as instruction pipelines, execution units, and cache. We first extend earlier QoSMT studies by proposing three scheduling algorithms that adjust resource usage between a high-priority thread and three ordinary batch-type threads in 4-thread SMT cores. While a simple relationship between two threads may be straightforward to manage, the interactions among multiple threads become complex to design and maintain. Our heuristic-based approach achieves 7.2% better overall throughput on average and up to 218% better throughput for HPTs, with more than 92% of 600 workloads displaying higher performance than the baseline configuration. To meet the QoS requirements of HPTs, monitoring and dynamic allocation of resources are necessary. However, privacy concerns may arise from such monitoring, as it could lead to data leaks and side-channel attacks. Specifically, we address a threat model where malicious co-running threads exploit shared resource contention to perform timing side-channel attacks on sensitive workloads. We use machine learning approaches to provide a way of predicting resource utilization and allocating resources, while considering scenarios where HPTs require protection against side-channel attacks. To this end, we propose SecQoSMT, which combines heuristics and machine learning to enhance performance while providing a secure environment for HPTs.
Benzer Tezler
- ATM şebekelerde trafik ve yığılma kontrol problemi ve çözüm yaklaşımları
Traffic control and congestion control in ATM networks and proposed solution approaches
NİL IŞIL
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÜNSEL DURUSOY
- Multicast route calculation on multimedia applications
Çokluortam uygulamalarında çokluyayın yol hesaplaması
EYLEM İLKER OYMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiY.DOÇ.DR. CEM ERSOY
- ATM Ağlarında yönlendirme ve çokludağıtım problemleri için yapay sinir ağı çözümleri
Başlık çevirisi yok
MUHAMMED CİNSDİKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRAH ORHUN
- ATM'de lan hizmetleri
ATM-lan services
İRFAN UĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNSEL DURUSOY
- Linux ortamında ATM (asenkron iletim metodu) uygulaması
ATM (asynchronous transfer mode) application on linux
METEHAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. COŞKUN SÖNMEZ