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NAFS : NUMA 시스템에서 지역 접근을 최대화하기 위한 스택커블 파일시스템
하승준,우호빈,서의성,남범석 한국정보과학회 2021 정보과학회논문지 Vol.48 No.6
Intel Optane DC Persistent Memory has read/write latencies comparable to DRAM but ensures data persistence as in block devices such as SSD. However, Optane DC PM modules are installed in DIMM slots of NUMA nodes but legacy block devices are installed in PCIe or SATA. Therefore, Optane DC PMs are known to suffer from the NUMA effects, and the performance of a multithreaded application depends on the NUMA locality. In this paper, we propose a novel stackable file system, NUMA-Aware Filesystem (NAFS). NAFS divides a file into segment units such that I/Os can be performed in local NUMA nodes where each application thread runs. To enable this feature, NAFS duplicates the file metadata across all NUMA nodes if the number of remote I/Os exceeds a certain threshold. Our performance study shows NAFS reduces the number of accesses to remote NUMA nodes significantly, improving the performance of multithreaded applications. Intel Optane DC Persistent 메모리는 DRAM에 가까운 응답속도를 보이면서 SSD 등 블록 장치처럼 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.
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