정보과학회논문지 (Journal of KIISE)
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| 한글제목(Korean Title) |
오픈 채널 SSD에서 성능 간섭 제거를 위한 호스트 수준 I/O 스케줄러 |
| 영문제목(English Title) |
Host-Level I/O Scheduler for Achieving Performance Isolation with Open-Channel SSDs |
| 저자(Author) |
이수연
한규화
신동군
Sooyun Lee
Kyuhwa Han
Dongkun Shin
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| 원문수록처(Citation) |
VOL 47 NO. 02 PP. 0119 ~ 0128 (2020. 02) |
한글내용
(Korean Abstract) |
최근 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 하드 디스크 드라이브(HDD)에 비해 높은 I/O 성능 및 낮은 에너지 소비를 제공함에 따라 여러 사용자가 자원을 공유하는 데이터센터 및 클라우드 컴퓨팅 환경에서 SSD의 사용이 확장되고 있다. 이러한 전환에 따라, 각 사용자에 서비스 품질(Quality of Service)을 보장하는 방법에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 이전에 제안된 Workload-Aware Budget Compensation (WA-BC) 스케줄러는 NVMe SSD를 여러 가상머신이 공유하는 환경에서 각 가상머신의 QoS를 보장한다. 하지만 WA-BC 스케줄러는 가상머신별 워크로드 특징을 알아내기 위해 멀티 스트림 SSD를 부적절하게 사용한다는 점에서 취약하다. 우리는 이와 같은 취약점을 보완하여 오픈 채널 SSD를 여러 사용자가 공유하는 환경에서 사용자 간 성능 간섭을 제거하는 호스트 수준의 I/O 스케줄러를 제안한다. 제안된 스케줄러는 SSD 스트림을 사용자별로 할당하지 않고도 워크로드 특징을 I/O 요청의 연속성을 통해 파악한다. 이는 제안된 스케줄러가 호스트 수준의 스케줄러이나 오픈 채널 SSD의 특성을 활용하여 디바이스 내부의 정보를 스케줄링에 반영할 수 있기에 가능하다. 워크로드의 특성을 통해 SSD 내 I/O 간섭을 발생시키는 가비지 컬렉션에 대한 기여도를 파악하고, 기여도가 높은 사용자에 대해 처벌함으로써 우리는 스토리지 자원을 공유하는 여러 사용자 간에 발생하는 성능 간섭을 제거할 수 있음을 본 연구에서 보인다.
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영문내용
(English Abstract) |
As Solid State Drives (SSDs) provide higher I/O performance and lower energy consumption compared to Hard Disk Drives (HDDs), SSDs are currently widening its adoption in areas such as datacenters and cloud computing where multiple users share resources. Based on this trend, there is currently greater research effort being made on ensuring Quality of Service (QoS) in environments where resources are shared. The previously proposed Workload-Aware Budget Compensation (WA-BC) scheduler aims to ensure QoS among multiple Virtual Machines (VMs) sharing an NVMe SSD. However, the WA-BC scheduler has a weakness in that it misuses multi-stream SSDs for identifying workload characteristics. In this paper, we propose a new host-level I/O scheduler, which complements this vulnerability of the WA-BC scheduler. It aims to eliminate performance interference between different users that share an Open-Channel SSD. The proposed scheduler identifies workload characteristics without having to allocate separate SSD streams by observing the sequentiality of I/O requests. Although the proposed scheduler exists within the host, it can reflect the status of device internals by exploiting the characteristics of Open-Channel SSDs. We show that by identifying those that attribute more to garbage collection, a source of I/O interference within SSDs, using workload characteristics and penalizing such users helps to achieve performance isolation amongst different users sharing storage resources.
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| 키워드(Keyword) |
서비스 품질
솔리드 스테이트 드라이브
오픈 채널 SSD
I/O 스케줄러
성능 간섭 제거
quality of service
solid state drives
open-channel SSDs
I/O scheduler
performance isolation
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