Cooperative I/O with Near Data Processing

Abstract

입출력은 컴퓨터 구조에서 필수적은 컴포넌트이지만 다른 컴포넌트에 비해 속도가 느려, 수십년동안 컴퓨터 시스템에서의 주된 병목으로 여겨지고 있다. 이러한 병목을 줄이고자 하드웨어와 소프트웨어적으로 여러가지 아키텍쳐 디 자인에 영향을 끼쳤다. 특히 이러한 현상은 write amplfication현상이 두드러 지는 경우에 더 심화된다. 이 논문에서는 Modification Log 개념과 Near Data Processing 기술을 결합하여 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 변경된 부분 만을 저장장치에 저장하여 데이터의 지속성을 보장하고 호스트와 저장장치간 의 데이터이동을 줄일 수 있었다. 이와 동시에 저장장치에 저장된 데이터 변 경에 대한 정보를 바탕으로 NDP 계층에서 병렬적으로 실제 물리적인 데이터 를 재구성하여 최신의 데이터로 만든다. 이러한 접근의 유효성을 검증하기 위하여 Biscuit 프레임워크를 사용하여 프로토타입을 만들었다. 개념적 모델이 실제 상용 SSD와 적용가능한 NDP 프레 임워크를 통해 구현되었을때 어떤식으로 동작하는지 확인하기 위해 microbenchmark들을 작성하여 실험하였고, 이를 MariaDB에 포팅하여 매우 많 은 I/O가 발생할때에 얼마나 효용성을 보여주는지 확인하였다. 최대한 많은 I/O가 발생하도록 수정된 YCSB 워크로드를 통하여 실험이 진행되었으며, 이 실험에서 주기적으로 I/O로 인해 초당 처리량이 0으로 급격히 떨어지는 현상 이 완화됨을 확인할 수 있었다. 또한, 전체적인 성능이 기존에 비해 2.08배 향상 되었다.