• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.27-34
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• 2013

대용량의 NAND 플래시 메모리가 출시됨으로써, 다양한 용도로 사용이 가능해 졌다. 특히 모바일기기의 멀티미디어 기능 확장으로 인해 대용량 NAND 플래시 메모리의 수요가 증가하고 있다. YAFFS2, NILFS2, JFFS2 파일시스템은 NAND 플래시 메모리 전용 파일시스템이다. 본 논문에서는 각 3개의 파일시스템에 4개의 I/O scheduler : CFQ(Complete Fair Queuing) I/O scheduler, NOOP(No Operation) I/O scheduler, Anticipatory I/O scheduler, Deadline I/O scheduler에 대한 순차적인 읽기, 쓰기 성능을 분석하였다. JFFS2 파일시스템 상에서의 Anticipatory I/O scheduler가 다른 I/O scheduler보다 쓰기 8%, 읽기 1.5% 이상 시간이 단축되었다. YAFFS2 파일시스템상에서는 4개의 I/O scheduler 시간이 일정하다. NILFS2 파일시스템에서는 Deadline I/O scheduler가 다른 I/O scheduler보다 쓰기 2%, NOOP I/O scheduler가 읽기 6%정도 시간이 단축 된다.

• 스마트미디어저널
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• 제5권4호
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• pp.18-25
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• 2016

가상화 기술에 의해 추상화된 자원은 하드웨어적으로 효율적으로 사용 할 수 있어 관리가 용이하며, 이로 인해 클라우드 시스템과 대형 서버 클러스터 구축 등에 가상 머신 모니터가 널리 사용되고 있다. 가상화된 시스템의 성능은 가상머신 스케줄러의 영향을 크게 받는다. 하지만, 기존의 가상 머신에서 사용하는 Credit 스케줄러는 스케줄링 지연 시간이 길어질 경우, I/O 응답성이 저하되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 가상머신의 이벤트 응답성 저하 현상을 개선하기 위해 기존 가상머신의 Credit 스케줄러에 대출/상환 기법을 도입하였다. 제안 기법은 가상 머신에 I/O 이벤트 처리를 위한 credit을 대출해주고, 대출 credit의 소비 패턴을 분석하여 각 가상머신의 태스크 특징을 분류한다. I/O 이벤트가 도착했을 때, 분석된 태스크 특징을 기반으로 일시적으로 가상 머신의 스케줄링 우선순위를 높임으로써 시스템의 I/O 성능을 향상시킨다. 제안 기법을 가상머신 모니터에 구현하였으며, 기존 가상머신의 Credit 스케줄러 대비 제안된 기법을 적용한 가상머신의 I/O 평균 응답성과 대역폭이 각 60%, 62% 향상되었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.91-97
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• 2015

In this paper, we propose a MCFQ I/O scheduler that is implemented by modifying the existing Linux CFQ I/O scheduler. MCFQ observes whether the user requested I/O bandwidth weight is well distributed. Based on the I/O bandwidth observation, we improved I/O performance of the existing bandwidth distribution ability by dynamically controlling the I/O time-slice of the virtual machine. The use of SSDs as storage has been increasing dramatically in recent computer systems due to their fast performance and low power usage. As the usage of SSD increases and prices fall, virtualized system administrators can take advantage of SSDs. However, studies on guaranteeing SLA(Service Level Agreement) services when multiple virtual machines share the SSD is still incomplete. In this paper was conducted to improve performance of the bandwidth distribution when multiple virtual machine are sharing a single SSD storage in a virtualized environment. In particular, it was observed that the performance of the bandwidth distribution varied widely when garbage collection occurs in the SSD. In order to reduce performance variance, we add a MoTS(Manager of Time Slice) on existing CFQ I/O scheduler.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제5권11호
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• pp.379-384
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• 2016

낸드 플래시 저장장치는 하드디스크보다 응답시간이 빠르고, 전력 소모가 적으며, 단위 면적 당 저장 용량이 큰 장점을 가지고 있어 컴퓨터 시스템의 저장장치로 널리 사용되고 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 운영체제의 입출력 스케줄러는 하드디스크의 특성에 최적화되어 있다. 따라서 기존의 입출력 스케줄러는 낸드 플래시 저장장치에 적용될 경우에 불필요한 오버헤드가 포함된다. 특히 쓰기 요청이 집중적으로 수행될 경우에 가비지 콜렉션 또한 집중적으로 수행된다. 이로 인하여 입출력 요청의 처리가 지연되는 문제점이 발생된다. 본 논문에서는 가비지 콜렉션이 집중적으로 수행됨으로 인하여 순간적으로 읽기 입출력 요청의 응답시간이 증가되는 것을 방지하고, 낸드 플래시 저장장치에 최적화된 입출력 스케줄러를 제안하였다. 성능평가를 통하여 제안 기법이 평균 읽기 응답시간을 1%, 최대 응답시간을 78% 줄여 사용자 반응성을 향상시켰음을 보였다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제12권4호
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• pp.237-245
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• 2023

In the cloud service, system resource such as CPU, memory, I/O bandwidth are shared among multiple users. Particularly, in Linux containers environment, I/O bandwidth is distributed in proportion to the weight of each container through the BFQ I/O scheduler. However, since the I/O scheduler can only be applied to conventional block storage devices, it cannot be applied to Zoned Namespace(ZNS) SSD, a new storage interface that has been recently studied. To overcome this limitation, in this paper, we implemented a weighted proportional I/O bandwidth sharing scheme for ZNS SSDs in dm-zoned, which emulates conventional block storage using ZNS SSDs. Each user receives a different amount of budget, which is required to process the user's I/O requests based on the user's weight. If the budget is exhausted I/O requests cannot be processed and requests are queued until the budget replenished. Each budget refill period, the budget is replenished based on the user's weight. In the experiment, as a result, we can confirm that the I/O bandwidth can be distributed on their weight as we expected.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.97-103
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• 2020

리눅스 Cgroups은 컨테이너 기반 클라우드 서비스 구축에서 각 컨테이너 별 시스템 자원을 할당하기 위한 핵심적인 역할을 담당하고 있다. 특히 입출력 자원의 경우 리눅스 Cgroups은 컨테이너의 가중치에 따라 입출력 대역폭을 분배하는 기법을 지원하고 있다. 그러나 성능 분석 결과에 따르면 현재 리눅스 Cgroups의 입출력 대역폭 분배 기법은 NVMe SSD와 같은 고성능 저장장치를 사용할 경우 입출력 성능이 크게 저하된다는 한계점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 리눅스 Cgroups을 위한 새로운 피드백 기반의 동적 대역폭 분배 기법을 제안하고자 한다. 제안하는 기법은 가중치에 따라 입출력 크레딧을 분배하며 고성능 저장장치의 성능 변화를 동적으로 반영해 입출력 크레딧을 계산함으로써 저장장치의 성능 저하를 최소화한다. 제안된 기법은 리눅스 커널 5.3에 구현되었으며 성능 평가 결과 정확한 입출력 대역폭 분배를 수행할 뿐만 아니라 기존 기법에 비해 최대 2배 높은 입출력 성능을 보여주었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(B)
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• pp.423-426
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• 2011

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.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(B)
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• pp.460-464
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• 2010

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.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2010년도 추계학술발표대회
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• pp.1774-1776
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• 2010

Solid State Device(SSD)는 플래시 메모리 모듈을 기반으로한 차세대 저장장치로서 디스크 회전방식의 Hard Disk Drive(HDD)를 대체하는 장치로 주목받고 있다. 하지만, 현재의 운영체제 I/O 스케줄러는 HDD 에 최적화되어 있기 때문에 플래시 모듈 기반의 SSD 의 성능을 최대한 끌어내지 못하는 한계를 갖고 있다. 따라서, 본 논문에서 우리는 SSD 의 성능을 끌어올리기 위해 SSD 의 특징을 분석하고 이를 바탕으로 SSD 에 최적화된 I/O 스케줄러를 고안하였다. 새로운 스케줄러(NSCHED)는 I/O Request 를 두 그룹으로 분류하고 각 요청에 타이머를 설정함으로써 I/O Request 를 빠르게 처리함과 동시에 기아방지를 위한 기법을 가진다. 우리는 Linux 2.6.30 에서 NSCHED 스케줄러를 구현하여 Postmark 벤치마크를 통해 성능평가를 수행했으며, NSCHED 스케줄러가 기본 Linux I/O 스케줄러보다 30% 가량 낮은 응답 시간이 소요됨을 확인했다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권9호
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• pp.54-62
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• 2015

낸드 플래시 기반의 SSD (Solid-State Drive)는 HDD (Hard Disk Drive) 대비 월등한 성능에도 불구하고 쓰기 회수 제한이라는 태생적 단점을 가지고 있다. 이로 인해 SSD의 수명은 워크로드에 의해 결정되어 SSD의 기술 변화 추세인 SLC (Single Level Cell) 에서 MLC (Multi Level Cell) 로의 전환, MLC에서 TLC (Triple Level Cell) 로의 전환에 있어 큰 도전이 될 수 있다. 기존 연구들은 주로 wear-leveling 또는 하드웨어 아키텍처 측면에서 SSD의 수명 개선을 다루었으나, 본 논문에서는 호스트가 요청한 쓰기에 대해 SSD가 낸드플래시 메모리를 통해 처리하는 수명관점의 효율성을 대변하는 WAF (Write Amplification Factor) 관점에서 Host I/O 스택 중 파일 시스템, I/O 스케줄러, 링크 전력에 대해 JEDEC 엔터프라이즈 워크로드를 이용해 I/O 스택 최적 구성에 대해 실험적 분석을 수행하였다. WAF는 SSD의 FTL의 효율성을 측정하는 지표로 수명관점에서 가장 객관적으로 사용한다. I/O 스택에 대한 수명 관점의 최적 구성은 MinPower-Dead-XFS로 최대 성능 조합인 MaxPower-Cfq-Ext4에 비해 성능은 13% 감소하였지만 수명은 2.6 배 연장됨을 확인하였다. 이는 I/O 스택의 최적화 구성에 있어, SSD 성능 관점뿐만 아니라 수명 관점의 고려에 대한 유의미를 입증한다.