멀티코어 및 고성능 플래시 SSD 환경에서 저널링 파일 시스템의성능 평가 및 최적화

• Published in: 한국콘텐츠학회 논문지, 18(4) pp. 178 - 185
• Main Author: 한혁
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국콘텐츠학회 01.04.2018
• Subjects: 학제간연구
• ISSN: 1598-4877; 2508-6723
• DOI: 10.5392/JKCA.2018.18.04.178

최근 클라우드 컴퓨팅, 슈퍼컴퓨팅, 기업용 스토리지/데이터베이스 등의 분야에서 멀티코어 CPU와 고성능 플래시 메모리 기반 저장 장치(플래시 SSD)를 장착한 컴퓨터 시스템에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 이러한 고성능 시스템에서 구동되고 있는 대표적인 운영체제 파일 시스템인 저널링 파일 시스템은 저장 장치의 입출력 성능을 최대로 활용하고 있지 못하다. 본 논문에서는 고성능 플래시 SSD와 멀티코어 CPU 기반의 컴퓨터 시스템에서 리눅스 운영체제의 EXT4 저널링 파일 시스템의 성능을 평가하고 분석하고자 한다. 성능 평가에 사용된 72-코어 컴퓨터 시스템은 인텔의 고성능 NVMe 기반 플래시 SSD를 장착하고 있으며 이 장치의 연속 읽기/쓰기 성능은 2800/1900 MB/s 이다. 실험 결과는 EXT4 파일 시스템의 체크포인팅 연산이 성능상의 큰 오버헤드임을 보여준다. 이 결과를 바탕으로 체크포인팅을 여러 쓰레드가 수행할 수 있는 최적화 기법을 제안하였고, 최적화된 EXT4 파일 시스템은 기존 EXT4 파일 시스템 대비 최대 92%의 성능 향상을 보여준다. Recently, demands for computer systems with multicore CPUs and high-performance flash-based storage devices (i.e., flash SSD) have rapidly grown in cloud computing, super-computing, and enterprise storage/database systems. Journaling file systems running on high-performance systems do not exploit the full I/O bandwidth of high-performance SSDs. In this article, we evaluate and analyze the performance of the Linux EXT4 file system with high-performance SSDs and multicore CPUs. The system used in this study has 72 cores and Intel NVMe SSD, and the flash SSD has performance up to 2800/1900 MB/s for sequential read/write operations. Our experimental results show that checkpointing in the EXT4 file system is a major overhead. Furthermore, we optimize the checkpointing procedure and our optimized EXT4 file system shows up to 92% better performance than the original EXT4 file system. KCI Citation Count: 0