“exF2FS: Transaction Support in Log-Structured Filesystem”, accepted in FAST’22

Joontaek Oh, Sion Ji, Yongjin Kim, and Youjip Won, “exF2FS: Transaction Support in Log-Structured Filesystem”, In Proc. of USENIX Conference on File and Storage Technologies (FAST) 2022, Feb, 22-24, 2022

OSlab 연구실 여러분,

저희 연구실의 연구 주제 중 하나인 “exF2FS: Transaction Support in Log-Structured Filesystem” (이하 exF2FS) 논문이 내년 2월에 열리는 2022 20th USENIX Conference on File and Storage Technologies(이하 USENIX FAST`22)에 선정되었습니다.

exF2FS 논문에는 OS Lab의 원유집 교수님, 오준택  군(박사과정), 지시온 군(석사과정), 김용진 군(석사과정) 께서 저자로 참여하였습니다.

기존 어플리케이션들은 트랜잭션 기능이 필요할 때 복잡한 메커니즘을 사용합니다. 파일 시스템 및 운영체제가 트랜잭션 기능을 지원하지 않기 때문입니다. OSLAB 연구팀은 어플리케이션의 주 오버헤드가 복잡한 트랜잭션 메커니즘 때문임을 발견하고, 트랜잭션 기능을 지원하는 파일 시스템인 exF2FS를 개발했습니다. exF2FS는 단일 파일 원자 쓰기를 지원하는 파일 시스템인 F2FS 기반 파일 시스템입니다. Log-structured 파일 시스템의 특성을 이용하여 다중 파일 트랜잭션을 지원합니다. 이를 위해 트랜잭션 파일 그룹, 마스터 커밋 블록 등의 새로운 자료구조를 도입했습니다. 기존 트랜잭션 파일 시스템들에서는 트랜잭션의 크기가 메모리의 크기로 제한됩니다. exF2FS는 Stealing 기법을 통해 트랜잭션의 크기가 메모리의 크기로 제한되지 않도록 했습니다. 마지막으로, Shadow Garbage Collection 기법을 통해 트랜잭션이 garbage collection 때문에 abort되는 문제를 해결했습니다. exF2FS는 SQLite의 초당 트랜잭션 처리량을 약 24배 가량 증가시키고, RocksDB의 초당 연산 처리량을 87% 증가시킵니다.

이번 exF2FS 논문의 FAST`22 선정에 대해, 주저자인 오준택 군은 인터뷰를 통해 소감을 전달했습니다.

“exF2FS가 게재될 때까지 약 5년이 걸렸습니다. 그 동안 8번의 reject를 받았습니다. 연구실의 다른 업무들 때문에 집중하기 어려웠던 까닭도 있지만, 가장 큰 이유는 제가 부족했기 때문입니다. 이제라도 게재할 수 있었던 이유는 제가 부족함을 메꿨기 때문이라고 생각하지 않습니다. 부족한 저를 이끌어주시면서 논문을 게재할 수 있게 해주신 교수님과 저를 도와준 연구실 동료들 덕분이라고 생각합니다.
교수님께 가장 큰 감사를 드리면서 앞으로도 남은 시간동안 최선을 다해 연구에 매진하겠다고 전하고 싶습니다. 초기 연구 시작을 도와주신 진수형과 승용이형, 제 실험을 도와주셨던 선두형과 원종이형께도 감사를 드립니다. 끝으로 마지막 연구 작업을 함께하면서 큰 진척을 만들 수 있게 도와준 시온이와 용진이에게도 고맙다고 전하고 싶습니다.”

FAST`22은 내년 2월 22일~24일 산타클라라에서 개최됩니다.

 

“ScaleXFS: Getting scalability of XFS back on the ring”, accepted in USENIX FAST 2022.

Dohyun Kim, Kwangwon Min, Joontaek Oh, and Youjip Won “ScaleXFS: Getting scalability of XFS back on the ring”,
in Proc. of USENIX Conference on File and Storage Technologies (FAST) 2022, Feb, 22-24, 2022

OSlab 연구실 여러분, 

저희 연구실의 연구 주제 중 하나인 “ScaleXFS: Getting scalability of XFS back on the ring” (이하 ScaleXFS) 논문이 내년 2월에 열리는 2022 20th USENIX Conference on File and Storage Technologies(이하 USENIX FAST`22)에 선정되었습니다.  

ScaleXFS 논문에는 OS Lab의 원유집 교수님, 김도현 군(박사과정), 민광원 군(석사과정), 오준택 군(박사과정) 께서 저자로 참여하였습니다.  

OSLAB 연구팀은 XFS 파일 시스템의 확장성 문제를 구조체 접근의 병렬성 증대를 통해 해결한 ScaleXFS를 개발하였습니다.
본 연구팀은 XFS 저널링의 특징을 소개하고 XFS의 확장성 저하의 원인이 저널링 관련 구조체의 락 컨텐션임을 밝혔습니다.
이를 해결하기 위해, 더블 버퍼링, 코어 별 데이터 구조체 관리, 코어 별 카운팅 스키마 등 병렬적 자료구조와
메카니즘을 이용하여 확장성 문제를 해결하였습니다.
ScaleXFS는 XFS의 확장성 문제를 해결하여, 기존 XFS에 비해 최대 성능을 2.2배 증가시켰고,
메타데이터를 변경하는 연산 (e.g. unlink())의 지연시간은 1/6로 줄이는 등, 성능을 크게 향상 시켰습니다.
이와 더불어, 기존 XFS의 성능이 12 코어부터 상승하지 못하는 것에 비해,
ScaleXFS에서는 성능이 약 5 배인 60 코어까지 상승하게끔 개선하여, 확장성 측면에서도 좋은 결과를 보여주었습니다.

이번 ScaleXFS 논문의 FAST`22 선정에 대해, 주저자인 김도현 군은 인터뷰를 통해 소감을 전달했습니다. 

“저명한 국제 학회인 FAST’22에 제 연구를 게재하게 되어 영광입니다.
저희 연구가 올바른 방향으로 나아갈 수 있게끔 지도해주신 교수님께 감사의 말씀 드립니다.
또한, ScaleXFS 분석과 연구 진행에 큰 도움을 준 광원이, XFS 분석과 아이디어 정립에 많이 도움을 준 준택이 형에게도
감사의 말을 전합니다.
그동안 저널링의 확장성 문제를 소개하고 해결하는 대부분의 연구들이 Ext4를 기반으로 하고 있었습니다.
저는 저희 연구를 통해, 많은 연구자들이 Ext4와 다른 저널링 메카니즘을 가지는 XFS에도 관심을 가지고
관련된 연구가 많이 소개되었으면 합니다.
그리고, 더 나아가 저희 연구도 많은 관심을 받았으면 하는 게 제 바람입니다.”

FAST`22은 내년 2월 22일~24일 산타클라라에서 개최됩니다.