Storage SLA Guarantee with Novel SSD I/O Scheduler in Virtualized Data Centers

Hyunchan Park,Seehwan Yoo,Cheol-Ho Hong,Chuck Yoo IEEE 2016 IEEE transactions on parallel and distributed syst Vol.27 No.8

<P>Service level agreements (SLAs) for storage performance in virtualized systems are difficult to guarantee, because different consolidated virtual machines have their own performance requirements. Moreover, hard disk drives (HDDs) in virtualized systems are being replaced by solid-state drives (SSDs). SSDs have higher throughput and lower latency than HDDs; however, they pose new challenges in terms of SLAs. In this paper, we determine that existing I/O schedulers working with SSDs fail to guarantee SLAs among virtualmachines, and do not effectively utilize the high performance of SSDs. To address this issue, we propose the opportunistic I/O scheduler (OIOS), a novel I/O scheduler for SSDs. OIOS guarantees SLAs and fully utilizes the high performance of SSDs. To support realistic SLAs, OIOS provides diverse SLA support functions, including reservations, limitations, and proportional sharing. In addition, OIOS accepts SLAs that are specified in four measurement types: bandwidth, I/Os per second (IOPS), latency, and utilization. Experimental results show that OIOS increases the aggregated bandwidth of VMs by 80 percent compared to mClock, while achieving a similar level of fairness. In addition, we evaluate the proposed scheduler with realistic benchmarks, such as Filebench and the Yahoo CloudServing Benchmark. OIOS successfully guarantees the requirements of diverse SLAs with different metrics.</P>

SSD-Tailor: Automated Customization System for Solid-State Drives

Hyunchan Park,Hanchan Jo,Cheol-Ho Hong,Young-Pil Kim,Seehwan Yoo,Yoo, Chuck IEEE 2015 IEEE transactions on computer-aided design of inte Vol.34 No.5

<P>Enterprise servers require customized solid-state drives (SSDs) to satisfy their specialized I/O performance and reliability requirements. For effective use of SSDs for enterprise purposes, SSDs must be designed considering requirements such as those related to performance, lifetime, and cost constraints. However, SSDs have numerous hardware and software design options, such as flash memory types and block allocation methods, which have not been well analyzed yet, but on which the SSD performance depends. Furthermore, there is no methodology for determining the optimal design for a particular I/O workload. This paper proposes SSD-Tailor, a customization tool for SSDs. SSD-Tailor determines a near-optimal set of design options for a given workload. SSD designers can use SSD-Tailor to customize SSDs in the early design stage to meet the customer requirements. We evaluate SSD-Tailor with nine I/O workload traces collected from real-world enterprise servers. We observe that SSD-Tailor finds near-optimal SSD designs for these workloads by exploring only about 1% of the entire set of design candidates. We also show that the near-optimal designs increase the average I/O operations per second by up to 17% and decrease the average response time by up to 163% as compared to an SSD with a general design.</P>

리눅스 I/O 스케줄러에 대한 SSD 성능 분석

박현찬(Hyunchan Park),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B

SSD는 뛰어난 성능으로 인해 서버 시장에서 HDD를 빠르게 대체하며 각광받고 있다. 우리는 기존 SSD의 성능 분석이 단일한 I/O 패턴에 대해서만 이루어진 점을 주목하여, 다양한 패턴의 I/O가 동시에 수행 될 경우, 성능에 어떠한 영향이 있는지 평가해보고자 한다. 이를 위해 4KB부터 64MB까지 다양한 블록크기로 순차적/임의적 읽기/쓰기 연산을 수행함과 동시에 4KB 단위의 읽기/쓰기 I/O를 수행시켜 성능에 미치는 영향을 알아보았다. 이러한 평가를 네 가지 리눅스 I/O 스케줄러에 대해 각각 수행함으로써 스케줄러에 의한 영향 또한 평가하였다. 그 결과로 우리는 새로운 SSD의 성능 특성을 발견할 수 있었으며, 이는 새로운 I/O 스케줄러 및 SSD의 FTL 개발의 기반이 되리라 예상된다.

함수 단위 동적 커널 업데이트를 위한 보안 정책 및 기법의 설계 (pp.808-812)

박현찬(Hyunchan Park),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2008 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.14 No.8

최근 시스템의 복잡도가 증가함에 따라 보안 취약점 문제가 더욱 많이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 보안 패치가 배포되고 있지만, 시스템 서비스의 중단이 필요하고 패치 자체의 안정성이 검증되지 못해 패치의 적용이 늦어지는 문제가 발생한다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 업데이트성이 없는 커널을 위한 함수 단위 동적 업데이트 시스템인 DUNK를 설계하였다. DUNK는 서비스 중단 없는 업데이트를 가능케 하고, 보안 기법인 MAFIA를 통해 안전한 업데이트를 수행한다. MAFIA는 바이너리 패치 코드의 접근 행위를 분석함으로써 패치된 함수가 기존 함수의 접근 권한을 상속받도록 하고, 이를 검증하는 기술을 제공한다. 본 논문에서는 DUNK의 설계와 MAFIA의 알고리즘 및 수행에 대해 기술한다. In recent years, the software vulnerability becomes an important problem to the safety in operating system kernel. Many organizations endeavor to publish patches soon after discovery of vulnerability. In spite of the effort, end-system administrators hesitate to apply the patches to their system. The reasons of hesitation are the reboot disruption and the distrust of patches. To solve this problem we propose a dynamic update system for non-updatable kernel, named DUNK. The DUNK provides: 1) a dynamic update mechanism at functionlevel granularity to overcome the reboot disruption and 2) a safety verification mechanism to overcome the distrust problem, named MAFIA. In this paper, we describe the design of DUNK and detailed algorithm of MAFIA.

리눅스 환경에서의 함수 단위 동적 커널 업데이트 시스템의 설계와 구현 (pp.244-245)

박현찬(Hyunchan Park),김세원(Sewon Kim),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2007 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.34 No.1A

리눅스 환경에서의 함수 단위 동적 커널 업데이트 시스템의 설계와 구현 (pp.223-230)

박현찬(Hyunchan Park),김세원(Sewon Kim),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.5·6

동적인 커널의 업데이트는 복잡한 운영체제 커널의 빈번한 기능 개선 및 버그 수정을 동작 중인 커널의 중단없이 수행하는 것이다. 동적인 업데이트를 위해서는 주로 명령어 단위의 업데이트 기법이 사용되지만 어셈블리 언어 수준에서 개발 및 유지, 보수가 이루어지기 때문에 실제 커널에 적용하기 어렵다. 이런 문제점을 극복하기 위해 우리는 C 언어 수준에서 함수 단위로 동적인 커널 업데이트를 수행하는 시스템을 설계하고 리눅스에 구현하였다. 이 시스템은 업데이트 개발 환경을 커널의 개발 환경과 일치시킴으로써 업데이트의 개발과 수행을 편리하게 하여 실제 커널에의 활용 가능성을 증대시킨다. 우리는 이렇게 증대된 활용 가능성을 실제로 알아보기 위해 이 업데이트 시스템을 이용하여 EXT3 파일 시스템을 간단하게 업데이트하는 사례를 보였다. Dynamic update of kernel can change kernel functionality and fix bugs in runtime. Dynamic update is important because it leverages availability, reliability and flexibility of kernel. An instruction-granularity update technique has been used for dynamic update. However, it is difficult to apply update technique for a commodity operating system kernel because development and maintenance of update code must be performed with assembly language. To overcome this difficulty, we design the function-granularity dynamic update system which uses high-level language such as C language. The proposed update system makes the development and execution of update convenient by providing the development environment for update code which is same for kernel development. We implement this system for Linux and demonstrate an example of update for EXT3 file system. The update was successfully executed.

Study of oil lubrication characteristics of wet clutch friction material groove pattern using CFD multiphase method

SungUk Park(박성욱),EunKyum Kim(김은겸),IkSu Park(박익수),HyunChan Kim(김현찬),JunYoung Park(박준영) 한국트라이볼로지학회 2023 한국트라이볼로지학회 학술대회 Vol.2023 No.10

함수 단위 동적 커널 업데이트를 위한 보안 정책 및 기법의 설계 (pp.343-344)

박현찬(Hyunchan Park),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.1

최근 시스템의 복잡도가 증가함에 따라 보안 취약점 문제가 더욱 많이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 보안패치가 배포되고 있지만, 시스템 서비스의 중단이 필요하다고 패치 자체의 안정성이 검증되지 못해 패치의 적용이 높아지는 문제가 발생한다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 업데이트성이 없는 커널을 위한 함수 단위 동적 업데이트 시스템인 DUNK를 설계하였다. DUNK는 서비스 중단 없는 업데이트를 가능케 하고, 보안 기법인 MAFIA를 이용해 안전한 업데이트를 수행한다. MAFIA는 바이너리 패치 코드의 접근 행위를 분석함으로써 패치된 함수가 기존 함수의 접근 권한을 상속받도록 하고, 이를 검증한는 기술을 제공한다. 본 논문에서는 DUNK의 설계와 MAFIA의 알고리즘 및 수행에 대해 기술한다.

NAND 플래시 파일 시스템의 효율적인 크래쉬 복구 기법 설계

박현찬(Hyunchan Park),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2

기존 로그 기반 구조의 NAND 플래시 파일 시스템들은 용량의 증가에 따라 초기화 수행 시간도 증가하는 확장성 문제가 존재하며 이를 해결하고자 하는 여러 초기화 기법들은 플래시 파일 시스템이 비정상적으로 종료된 크래쉬 상황까지는 충분히 고려하지 못하고 있다. 본 논문에서 우리는 크래쉬 상황에서 효율적으로 데이터를 복구하고 초기화를 수행하는 작업 영역 설정 기법을 제안한다. 이 기법은 특정 시점에는 설정된 작업 영역 내에서만 파일 시스템 내용의 수정이 이루어지도록 함으로써 크래쉬 복구 시 검색할 영역을 일정 수준으로 제한한다. 우리는 제안된 기법과 기존 기법들의 크래쉬 복구 성능을 모델링을 통해 분석함으로써 제안된 기법이 플래시 메모리 용량에 비례하여 증가하지 않음을 보였다.

CFQ 스케줄러의 튜닝 변수 설정에 따른 SSD 성능 분석

박현찬(Hyunchan Park),유혁(Chuck Yoo) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1B

SSD는 HDD와 다른 물리적 특성으로 인해 새로운 I/O 스케줄러를 요구하고 있다. 본 논문은 기존 CFQ 스케줄러가 SSD에서 어떤 성능을 보이는지 다양한 설정값 하에서 실험하고, 그 결과를 분석하여 SSD에서의 I/O 스케줄링 성능의 특징을 알아보고자 한다. 대상 설정값으로는 역탐색 제한 설정, FIFO 큐 내의 I/O 요청에 대한 만료 시간, I/O 요청 큐 별 할당 시간, 동기적 요청 큐를 위한 대기 시간을 고려하였다. 이러한 설정값을 다양하게 변화시키며 여러 개의 I/O 벤치마크 프로세스를 동시에 수행한 결과, 역탐색 제한을 제거하면 처리량이 상승하지만 그 폭이 매우 적으며, I/O 요청 만료 시간에 대해서는 연관성을 찾지 못하였다. I/O 요청 큐 별 할당 시간과 동기적 요청 큐를 위한 대기 시간은 클수록 처리량이 상승함을 보였다. CFQ의 목표인 평등성은 항상 97% 이상 보장됨을 관찰할 수 있었다. 우리는 이러한 결과가 차후 평등성을 보장하는 새로운 SSD I/O 스케줄러의 연구를 위한 초석이 되리라 기대한다.