20140720

논문 요약 및 정리, 회의 준비

1. [RESoLVE’12] Using solid-state drives (SSDs) for virtual block devices
맹승렬, 김진수 교수님께서 학생과 함께 쓴 논문이다. 가상화된 환경에서 virtual block device(VBD)를 각 VM에 부여해 사용하고 있다. 지연이 적다는 점과 네트워크에 접속할 필요가 없다는 점에서 VBD는 많이 쓰인다. 성능을 더 개선하기 위해 SSD를 backing device로 쓰는 경우도 많다. 하지만 이 경우에, SSD 저장 공간 관리에서 핵심적인 기능을 하는 TRIM 명령을 사용하지 못하게 되어 성능 저하를 유발하게 된다. 이 논문에서는 VBD 환경 구성에서 TRIM 명령을 지원하기 위해 해결해야 할 것들을 다루며, VM에서 TRIM 명령을 사용할 수 있도록 하는 FTRIM 명령을 제안한다. (TRIM 명령은 SSD에 지정된 섹터가 더 이상 필요하지 않음을 알리는 명령이다. SSD는 이 힌트를 사용해 하부 flash 저장 매체를 더 효율적으로 사용할 수 있다. TRIM 명령은 SSD 성능에 중요한 요소인 내부 버퍼 용량을 효율적으로 관리한다. 따라서 TRIM 명령은 SSD의 성능과 수명에 중요한 역할을 한다.) 개인적으로 이 논문에서 배경 지식을 잘 설명해주고 있어 좋았다.

2. [FAST’12] Understanding Performance Implications of Nested File Systems
가상화는 컴퓨팅 자원의 효율적인 사용을 가능하게 했다. 하지만 이로 인해 host system과 VM 사이에 file system 중첩이 발생하게 되었다. 이는 서로 상호작용을 일으켜 예상하지 못한 큰 성능의 저하를 가져온다. VM의 VBD는 host에서 하나의 파일로 관리되어, 파일 시스템에 저장되는데, VM에서는 이를 하나의 파일 시스템으로 간주한다는 점이 문제이다. 이 논문에서 다섯 가지 결론을 내리고 있다. 1) 읽기가 많은 경우, nested file system은 I/O throughput에 큰 영향을 주지 않는다. 2) 쓰기가 많은 경우, nested file system을 피해야 한다. 3) I/O latency에 예민한 workloads의 경우, nested file system의 사용을 피해야 한다. 4) Nested file system에서 data와 metadata의 관리는 host와 guest 각각에서 총 두 번 발생한다. guest에서 처리하는 것이 효율적이며, host에서 일어나는 data, metadata 처리는 무의미하다. 5) 기존의 파일 시스템에서와 같이, virtualized environment에서도 file system의 parameter를 변경할 수 있다. parameter의 변경은 파일 시스템의 성능을 향상시킬 수도 있다. Parameter를 수정하고자 한다면 host에서 해야 더 효과적일 것이다.

3. [CAL’13] Architecting Flash-based Solid-State Drive for High-performance IO Virtualization
입출력 가상화는 여전히 고성능을 달성하지 못하고 있다. SSD에서도 성능은 여전히 큰 문제로 남아있는데, 현재 가상화된 장치들은 “don’t hide power” principle(사용할 수 있는 기능을 모두 사용하라는 법칙)을 어기고 있다. TRIM 명령도 지원하지 않으며, VM의 독립적인 장치 접근도 지원하지 않는다. 이 논문에서는 flash-based SSD에 기본적으로 들어있는 기능을 사용해 IO 가상화 성능을 높이고자 한다. SSD 내부의 높은 수준의 병렬성을 사용하면, 여러 개의 VM의 독립적이고 병렬적인 접근을 가능하게 할 수 있다. (We argue that such virtualization features can be easily architected to support high-performance I/O virtualization for storage devices.) 1) SSD의 한 개의 핵심적인 부분인 address translation을 I/O virtualization에서 사용할 수 있다. 2) SSD는 SR-IOV라는 가상화된 인터페이스를 제공한다. 3) SSD 내부의 병렬성을 시분할 또는 공간 분할로 활용할 수 있다. 4) SSD의 높은 수준의 병렬성을 활용해 여러 개의 VM이 독립적으로 동시에 접근하도록 할 수 있다. 이러한 사실을 바탕으로 이 논문에서는 새로운 I/O virtualization architecture인 VFlash를 제안한다.

4. [FAST’14] MultiLanes Providing Virtualized Storage for OS-level Virtualization on Many Cores
OS-level virtualization은 hypervisor보다 오버헤드가 적으므로 훨씬 더 효율적으로 각 workload를 독립적으로 처리할 수 있다. 그동안 OS-level virtualization은 얼마나 효율적으로 HW 자원을 쓰는지가 주요한 문제였다. 하지만 매우 빠른 비휘발성 메모리의 등장으로, HW보다 시스템 소프트웨어가 더 중요한 문제가 되었다. 특히, 서로 다른 virtualized environment(VE)가 같은 I/O stack을 공유한다는 것은 성능의 간섭 현상을 일으킬 수 있다. 이러한 간섭 현상은 성능의 심각한 저하를 가져올 수 있다. 이 논문에서는 MultiLane을 제안한다. OS-level virtualization에서VE간 공유하는 커널 자료 구조의 경쟁을 방지하고자 독립된 I/O stack을 제공한다. 독립된 I/O stack은 virtualized block device와 partitioned VFS두 가지로 구성된다.

5. [FAST’14] Strata High-Performance Scalable Storage on Virutalized Non-volatile Memory
잘 이해가 되지 않는 논문이었다.(영어 실력 부족ㅠ) We observe a parallel between the challenges introduced by this emerging flash hardware and the problems that were faced with underutilized server hardware about a decade ago. 유사점으로 해석해야 한다. flash 저장 장치를 사용해서 많은 하드웨어 자원이 남는 것과, 예전에 서버의 유휴 자원이 남는 것에 유사점이 있음을 알게 되었다. 이미 flash 저장 장치는 매우 속도가 빠르며, 아주 작은 오버헤드만으로도 fully utilize할 수 없다. 따라서 우리는 aggregation에서 virtualization으로 옮겨가야 한다. 하지만 여전히 aggregation이 필요한데, 이는 scalability와 redundancy를 위해 필요하다. 이 논문에서는 이러한 사실들을 기반으로, scalable하고 high performance를 내는 NFS를 구현한다. 이 연구는 크게 두 가지의 contribution을 하고 있다. 1) gloabal data address virtualization을 통해 사용자의 데이터를 매핑하고 처리한다. 2) SDN-assisted storage protocol virtualization을 제공한다.

6. [FAST’10] DFS A File System for Virtualized Flash Storage
Flash memory는 기존의 HDD에 비해 매우 좋은 성능을 보인다. 하지만 기존의 file system은 magnetic disk를 가정하고 만들어졌기에, flash memory에 적합하지 않다. 이 논문에서는 Direct File System(DFS)를 제안한다. DFS는 매우 큰 가상화된 블록 주소 공간을 제공한다. 이를 통해 기존의 저장 공간 인터페이스와 상호작용할 수 있다. DFS는 단순함과 성능을 위한 virtualized storage layer이다. 기존 파일 시스템의 복잡함은 주로 세 가지 원인에서 온다. 1) 복잡한 블록 할당 기법, 2) 복잡한 버퍼 캐시 설계, 3) 파일 시스템의 복구 기법. DFS는 이 세 가지를 극도로 단순화시킨다. ext3의 8분의 1 정도의 코드로 구현 가능했으며, 성능도 더 좋다.

Advertisements
Tagged with: , , , , , , , , , , , , , ,
Posted in 1) Memo

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

누적 방문자 수
  • 93,420 hits
%d bloggers like this: