“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.

“O-AFA:Order Preserving All Flash Array”, accepted in SYSTOR’22

Seung Won Yoo, Joontaek Oh, and Youjip Won, “O-AFA:Order Preserving All Flash Array”, In Proc. of ACM International System and Storage Conference (SYSTOR) 2022, June, 13-15, 2022

OSlab 연구실 여러분,

저희 연구실의 연구 주제 중 하나인 O-AFA 논문이 올해 6월에 열리는 SYSTOR`22에 선정되었습니다.

O-AFA 논문에는 OS Lab의 원유집 교수님, 유승원 군(석사과정), 오준택 군(박사과정)께서 저자로 참여하였습니다.

O-AFA는 BarrierFS를 RAID에 적용가능하게끔 확장시킨 연구입니다. O-AFA는 크게 세 가지의 아이디어가 있습니다. 첫째로, Epoch In Flash Array는 Linux MD Layer 내부에서 순서를 보장할 수 있게 하는 기술입니다. 둘째로, Write Barrier Stripe는 Flash Array와 Device Driver사이의 순서를 보장할 수 있게 하는 기술입니다. 세 번째로, Shadow Page Aware Dispatch는 Transfer Overhead를 Dispatch Overhead로 치환해성능 향상에 도움을 주는 기술입니다.

이번 O-AFA논문의 SYSTOR`22 선정에 대해, 주저자인 유승원 군은 인터뷰를 통해 소감을 전달했습니다.

“좋은 주제를 주시고 항상 연구에만 몰두할 수 있는 환경을 만들어 주시는 교수님, 항상 조언을 아끼지 않고 성심성의껏 지도해주시는 교수님과 선배님, 특히 모든 부분에서 정말 최선을 다해 도와주신 오준택 랩장님이 있었기 때문에 논문이 Accept될 수 있었던 것 같습니다. 부족한 점이 많은 제가 SYSTOR`22에 게재할 수 있었던 이유는 저의 부족함을 메꿔주고 성장할 수 있게 도와주신 선배님들과 교수님의 노고때문입니다. 앞으로도 더욱 정진해서 좋은 결과 낼 수 있도록 노력하겠습니다. OSLab 화이팅~!!.”

SYSTOR`22은 6월 13일~15일 하이파에서 개최됩니다.

“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.