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NCQ와 입출력 스케줄러의 기대 불일치로 인한 입출력 요청의 굶주림 현상 제거
유영진(Young Jin Yu),신동인(Dong In Shin),정임영(Im Young Jung),염헌영(Heon Young Yeom) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.5
Native Command Queueing(이하 NCQ)는 디스크 드라이브 내의 명령어 큐에 존재하는 요청들의 순서를 재조정하여 throughput을 최대화하는 기술이다. NCQ는 최신 S-ATA 2의 표준 스펙에 포함되었고, 다수의 디스크 벤더들이 자사의 디스크 모델에 이를 구현하고 있다. 하지만 이 새로운 기술이 운영체제와 디스크 드라이브 간의 정보 차이를 유발할 가능성이 있다. 운영체제는 자신이 지시한 순서대로 디스크가 입출력 요청을 서비스할 것이라 생각하지만, NCQ가 지원되는 디스크는 이를 무시하고 throughput을 최대화할 목적으로만 요청을 처리할 것이다. 이것을 기대 불일치라 부를 수 있다. 이로 인해 성능에 이상한 현상이 발생하거나, 입출력 요청이 심각하게 굶주릴 가능성이 있다. 본 논문에서는 기대 불일치로 인한 입출력 요청의 굶주림 현상을 실제로 확인하고, 이를 해결하기 위한 해결책을 제시한다. 이 해결책은 간단하고, 특별한 하드웨어의 추가나 변경을 요구하지 않으며, 이식성이 좋다. 이를 실험 결과를 통해 확인하도록 한다. Native Command Queueing is a technology to maximize throughput of disk system by reordering requests in its command queue. Recent S-ATA 2 standard specifies a protocol for the purpose of dealing with NCQ feature, making most vendors implementing it in their disk devices. However, the new feature, NCQ, may lead to information gap between OS and disk drive. OS considers that disk will service I/O requests in the order as OS has dispatched. Unfortunately, it isn't true any more since NCQ would simply ignore the policy of OS and reorder the sequence OS has expected. Let us define the term as expectation-discord. Due to the discord, serious performance anomalies or starvation of requests may occur in I/O subsystem. In this paper, we confirm that the expectation-discord actually brings about starvation of requests. We propose a solution to settle it. Our solution is very simple, effective, cheap(not requiring any hardware modification) and portable across various OS. Experimental results show that our solution can balance throughput and response time very well.
P2P 네트웍에서 연속형 미디어 컨텐츠의 분산형 배포 기법
권진백,염헌영,이정배,Kwon Jin Baek,Yeom Heon Young,Lee Jeong Bae 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 A Vol.11 No.7
P2P(peer-to-peer) 모델은 클라이언트-서버 모델의 서버 링크 병목현상을 해결하기 위한 대안으로 고려되고 있다. 본 연구에서, 우리는 P2P 네트웍에서 연속형 미디어의 배포 문제 중 두 가지를 다루었다. 첫째는 다중-소스 스트리밍 세션을 위한 미디어 데이터의 전송 스케쥴링 문제이다. 버퍼링 지연을 최소화시키는 정교한 분산 전송 스케쥴링으로서FSS(fixed-length slotted scheduling)라는 기법을 제안한다. 두 번째 문제는 스스로 성장하는 P2P 시스템에서 미디어 컨텐츠의 배포 속도 향상 문제이다. 이를 위해 우리는 시스템의 스트리밍 용량이 증가하는 속도를 가속시키는 FAST라 불리는 기술을 제안한다. A peer-to-peer model is very useful in solving the server link bottleneck problem of a client-server model. In this work, we discuss the problems of distributing multimedia content over peer-to-peer network. We focus on two problems in peer-to-peer media content distribution systems. The first is the transmission scheduling of the media data for a multi-source streaming session. We present a sophisticated scheduling scheme called fixed-length slotted scheduling, which results in minimum buffering delay. The second problem is on the fast distribution of media content in the peer-to-peer system that is self-growing. We propose a mechanism accelerating the speed at which the system's streaming ca-pacity increases, called FAST.
유영진 ( Young-jin Yu ),신동인 ( Dong-in Shin ),염헌영 ( Heon-young Yeom ) 한국정보처리학회 2007 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.14 No.2
디스크는 내부의 정보를 최대한 숨기고 추상화하여 운영체제에 읽기와 쓰기같은 최소한의 인터페이스만을 제공한다. 결과적으로 상위 레이어의 소프트웨어는 디바이스에 대해 최소한의 가정만을 가지고 결정에 임할 수밖에 없으며 이는 여러가지 최적화에 걸림돌이 될 수 밖에 없다. 본 논문에서는 디스크가 제공하는 최소한의 인터페이스만을 가지고 내부 구조를 정확히 추측해 내는 기법을 소개한다. 기존에 SCSI 디스크에 대해 매핑 정보를 추출해내는 연구[1,2] 이미 존재했으나, 널리 사용되고 있는 ATA 디스크의 경우 이를 밝혀낸 논문은 알려진 바 없다. 이 논문에서는 ATA 뿐만 아니라 SCSI 디스크에서도 적용할 수 있는 더 빠르고 정확한 알고리즘을 제안하고, 실제 실험 결과를 제시하였다. 이러한 결과는 차후에 입출력 시스템을 최적화하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이라 여겨진다.
클라우드 환경에서 가상 머신의 효율적인 호스트 메모리 사용을 위한 메모리 사상 기법
송내영 ( Nae Young Song ),최찬호,엄현상 ( Hyeonsang Eom ),염헌영 ( Heon Young Yeom ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.2
늘어가는 자원의 사용과 데이터의 양에 따라 클라우드 시스템의 사용이 대두되고 있는 가운데, 클라우드 환경에서 가상 머신을 효율적으로 사용하는 방법에 대한 많은 기법이 제시되고 있다. 이 중 하나가 호스트 머신 메모리 사용의 오버커밋먼트를 방지하는 것인데 가상 머신들끼리 되도록 같은 파일을 메모리 사상해서 사용하자는 것이다. 이 때 사용한 mmap() 함수는 스토리지 스택을 사용하지 않고 I/O를 할 수 있는 등의 장점을 가지고 있지만 확장성이 떨어진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 가상머신들이 mmap()을 사용해서 호스트 메모리를 접근할 때 발생하는 문제점을 짚어보고 이것을 해결할 수 있도록 새로운 mmap() I/O path를 제안한다. 개선된 mmap() I/O path는 수행시간을 40% 가량 향상 시켰다.
스토리지 내 프로세싱 방식을 사용한 그래프 프로세싱의 최적화 방법
송내영(Nae Young Song),한혁(Hyuck Han),염헌영(Heon Young Yeom) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.8
최근 들어 플래시 메모리 Solid State Driver(SSD)와 같은 반도체 기반 저장장치가 고성능으로 발전하면서 저장장치 내부 컨트롤러의 CPU와 메모리 같은 자원을 응용의 요구에 맞추어 최적으로 활용해보고자 하는 움직임이 있었다. 이러한 개념을 스토리지 내 프로세싱 방식(In-Storage Processing, ISP)이라고 한다. ISP의 기능이 탑재된 저장장치에서는 호스트에서 수행하던 연산의 일부를 나누어 처리할 수 있으므로 호스트의 부하가 줄어들고 저장장치 내에서 데이터가 가공되어 처리되기 때문에 호스트까지의 데이터 전달 시간이 줄어든다. 본 논문에서는 이러한 ISP 기능을 활용하여 그래프 질의 처리를 최적화하기 위한 방식을 제안하고, 제안된 최적화 그래프 처리 방식이 graph500 벤치마크의 성능을 최대 20%까지 향상 시켰음을 보여준다. In recent years, semiconductor-based storage devices such as flash memory (SSDs) have been developed to high performance. In addition, a trend has been observed of optimally utilizing resources such as the central processing unit (CPU) and memory of the internal controller in the storage device according to the needs of the application. This concept is called In-Storage Processing (ISP). In a storage device equipped with the ISP function, it is possible to process part of the operation executed on the host system, thus reducing the load on the host. Moreover, since the data is processed in the storage device, the data transferred to the host are reduced. In this paper, we propose a method to optimize graph query processing by utilizing these ISP functions, and show that the optimized graph processing method improves the performance of the graph 500 benchmark by up to 20%.