“IPLFS: Log-Structured File System without Garbage Collection”, accepted in ATC`22

OSlab 연구실 여러분,

저희 연구실의 연구 주제 중 하나인 “IPLFS: Log-Structured File System without Garbage Collection” (이하 IPLFS) 논문이 올해 7월에 열리는 2022 USENIX Annual Technical Conference (이하 USENIX ATC`22)에 선정되었습니다.

IPLFS 논문에는 OS Lab의 원유집 교수님, 김주원 군(석사과정), 장민수 군(석사과정), Muhammad Danish Tehseen 군(박사과정), 오준택 군(박사과정) 께서 저자로 참여하였습니다.

Log-structured File System은 데이터를 쓰기 위해 free segment를 필요로 합니다. free segment가 존재하지 않는다면, 여러 segment에 걸쳐 흩어져 있는 valid 블록들을 한곳으로 옮겨버리고, 새로운 free segment를 만듭니다. 이를 garbage collection이라고 부릅니다. Garbage collection은 추가적인 read/write 작업을 발생시키기 때문에 Log-structured File System의 성능과 predictability를 저하시킵니다.

OSLAB 연구팀은 기존 Log-structured File System에서 Infinite Logical Address Space개념을 도입하여 IPLFS(Infinite Partitioned Log-Structured File System)를 개발하였습니다. Infinite Logical Address Space상에서는 free segment가 무한하게 존재하기 때문에 garbage collection이 발생하지 않게 됩니다.

연구팀은 IPLFS를 지원하는 새로운 구조의 Flash Translational Layer인 Interval Mapping을 개발하였습니다. Interval Mapping은 무한한 Address Space에서 산재 되어있는 valid 맵핑들을 적은 search latency와 적은 memory footprint로 관리하도록 디자인되었습니다. 기본 구조는 process의 page table과 유사하며, compaction 기법을 통해 메모리를 효과적으로 줄입니다.

F2FS와 비교하였을 때 IPLFS는 FIO와 MySQL YCSB benchmark에서 각각 12.8배, 3.73배 더 높은 성능을 보입니다.

이번 IPLFS 논문의 ATC`22 선정에 대해, 주저자인 김주원 군은 인터뷰를 통해 소감을 전달했습니다.

“탑티어 학회인 ATC’22에 제 연구를 게재할 수 있게 되어서 기쁩니다. 발표 결과 나오기 바로 전 주에 악재 세개가 몰려와서 이렇게 운이 없을 수 있나 생각했는데, 액땜이었나 봅니다.

주제를 맡겨 주시고, 올바른 방향으로 지도해주신 교수님께 감사의 말씀을 드립니다. 또한, 제가 성장하는데 많은 도움을 주시고, 시행착오를 덜게 끔 도와주신 준택이형께 감사드립니다. 같이 프로젝트를 진행한 민수, Danish에게도 고마움을 전합니다.

프로젝트를 진행하면서 문제에 봉착할 때 좌절하기도 하며, 글을 쓸 때 많이 미숙하다는 것을 뼈저리게 느꼈습니다. 하지만 새로운 아이디어를 떠올릴 때마다 살아있다는 느낌을 받았고, 일이 진전되는 과정을 나름 즐겼던 것도 같습니다. 연구실을 처음 왔을 때보다 많이 성장한 것 같아서 뿌듯합니다. “

ATC`22은 2022년 7 월 11일~13일 캘래포니아 칼스배드에서 개최됩니다.