디지털 라이브러리[ 검색결과 ]
유니커널을 위한 파일시스템 최적 설계 방안
http://doi.org/10.5626/JOK.2024.51.5.389
유니커널은 단일 응용과 서비스에 최적화된 특수목적용 커널이다. 범용 커널에 비해 빠른 부팅시간, 작은 메모리 풋프린트, 고성능과 보안이 장점이다. 유니커널상에서 구동가능한 애플리케이션들은 범용 커널의 런타임 환경과 호환성을 유지하여 기존 응용들을 바이너리 형태 혹은 소스 호환형태로 활용된다. 그런데, 대부분의 기존 유니커널 프로젝트들은 파일시스템과 관련한 시스템콜에 대해 성능 최적화보다는 애플리케이션 자체의 원활한 동작을 위한 API 구현에 초점을 맞추었다. 이에 따라 기존의 범용 파일시스템을 차용하거나 호스트 파일시스템에 의존적인 방식을 사용하였다. 본 논문에서는 보안성을 유지하면서 최소의 시스템 자원으로 최적의 성능을 얻고자 하는 유니커널의 취지를 고려하는 유니커널용 파일시스템의 설계 방안에 대해 기술한다. 구체적으로는 마이크로 벤치마크를 통해 주요 유니커널에서 지원하는 파일 시스템에 대한 성능과 메모리 요구량을 분석하고, 최적 성능과 보안성을 제공하기 위한 파일시스템 설계 방향을 제시한다.
NAFS : NUMA 시스템에서 지역 접근을 최대화하기 위한 스택커블 파일시스템
http://doi.org/10.5626/JOK.2021.48.6.612
Intel Optane DC Persistent 메모리는 DRAM에 가까운 응답속도를 보이면서 SSD 등 블록장치처럼 데이터의 영구 저장이 가능한 차세대 하드웨어이다. 그러나 Optane DC는 DIMM에 장착되기 때문에 기존 블록 장치에서 발생하지 않던 NUMA 효과로 인한 성능 감소가 발생한다. 이 때문에 멀티 쓰레드 I/O 응용에서 쓰레드가 동작하는 CPU에 따라서 I/O 성능이 차이난다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위한 새로운 스택커블 파일 시스템인 NUMA-Aware Filesystem(NAFS)을 제안한다. NAFS는 파일을 특정 세그먼트 단위로 나누어서 쓰레드가 동작하는 CPU와 가까운 소켓의 Optane DC로 I/O를 수행하도록 한다. 또한 응용 수행 중 원격 소켓에서의 I/O가 많아지면 NAFS는 파일의 메타데이터를 모든 소켓의 Optane DC에 복사한 뒤 로컬 I/O가 가능하도록 해준다. 그 결과 불필요한 원격 소켓 I/O가 줄어들어 멀티쓰레드 응용에서의 I/O의 성능이 향상되었다.
TLC 낸드 플래시 기반 스토리지를 위한 효율적인 SLC 버퍼 관리 기법
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.7.611
최근, 스토리지의 가격 경쟁력 향상을 위해 TLC 낸드의 수요가 크게 증가하고 있다. TLC의 SLC/MLC 대비 낮은 성능의 한계를 극복하기 위하여, SLC 쓰기 버퍼를 채용한 TLC 낸드 기반의 스토리지가 제조사들에 의해 상용화되고 있다. 본 논문에서는 SLC 쓰기 버퍼를 채용하는 TLC 낸드 기반의 스토리지에서 파일시스템의 저널링 특성을 활용하여 성능을 향상하는 기법을 제안한다. 제안 기법은 실제스토리지 플랫폼인 OpenSSD에 구현되어 기존 기술의 성능과 비교하였으며, 기존 기법 대비 최대 65%의 스토리지 처리량 성능 향상을 확인하였다.
대용량 파일시스템을 위한 선택적 압축을 지원하는 인-메모리 캐시의 설계와 구현
http://doi.org/10.5626/JOK.2017.44.7.658
DRAM 기반의 인메모리 캐시는 고비용으로 인해 용량을 늘리는 데에는 한계가 있다. 이를 위해 압축을 이용하여 더 많은 데이터를 캐시하는 기법들이 연구되어 왔다. 그러나 압축은 높은 처리부하와 반응 지연을 야기한다. 본 논문에서는 섀넌 엔트로피를 통해 파일의 압축률을 낮은 오버헤드를 통해 고속으로 예측하여, 높은 압축률을 가진 파일만 압축하는 선택적 압축 기법을 제안하였다. 또한 이를 파일시스템 내에서 실제 사용이 가능하도록 커널 레벨에서 파일 시스템을 위한 인메모리 캐시를 제공하도록 구현하였다. 실험 결과 선택적 압축 기법은 비 압축에 비해 약 18%의 실행시간 감소를 보이며, 전체 캐시 데이터 압축 방법에 비해서도 캐시 히트율의 감소에 의한 성능하락을 최소화 시키고, 동시에 압축에 대한 오버헤드를 줄여, 7.5%의 실행시간을 감소시킬 수 있음을 보였다. 또한 압축에 사용되는 CPU사용시간을 모두 압축 했을 때와 비교하여 28%감소시킬 수 있음을 보여주었다.
부분 가비지 컬렉션을 이용한 로그 구조 파일시스템의 쓰기 성능 개선
최근 플래시 저장장치의 사용이 대중화되면서 플래시 저장장치의 특성에 맞는 로그 구조 파일시스템에 대한 관심도 높아지고 있다. 로그 구조 파일시스템은 사용자의 임의 쓰기를 파일시스템에서 순차쓰기로 바꾸어 처리한다. 이 순차 쓰기를 유지하기 위해 파일시스템에서 가비지 컬렉션(Garbage Collection)을 해 주어야 하는데, 이때 오버헤드로 인해 쓰기 성능이 감소하는 것을 막기 위한 기법으로 SSR (Slack Space Recycling)이 제시되었다. 그런데, SSR은 임의 쓰기를 발생시키기 때문에, 임의 쓰기성능이 낮은 저가형 저장장치에서 쓰기 성능을 감소시키는 문제가 있다. 본 논문에서 제시하는 부분 가비지 컬렉션은 SSR방식으로 데이터를 기록하기 전에 유효한 블록들을 일부만 복사하여 옮김으로써 무효화된 공간의 크기를 늘려 임의 쓰기 수를 줄여서 쓰기 성능을 증가시키는 기법으로, SD 카드에서 쓰기 성능을 최대 두 배 이상 증가시켰다.
