ACM/SIGAPP Symposium on Applied Computing 국제 저명 학술지 논문 채택(제1저자: 이창규, 책임저자: 김영재 교수)

△ 왼쪽부터 이창규(석박통합 7학기, 지도교수: 김영재), 강현구(석박통합 4학기, 지도교수: 김영재), 황 순(석사과정 2학기, 지도교수: 김영재), 김영재 교수(책임저자)

컴퓨터공학과 대학원 이창규 학생(석박통합 7학기)이 컴퓨터공학과 김영재 교수의 지도를 받아 작성한 "Concurrent File Metadata Structure Using Readers-Writer Lock"라는 제목의 논문이　BK21 플러스 사업 Computer Science 분야 우수국제학술대회 리스트에 보정 IF=1로 등재 되어 있는 ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing (ACM/SIGAPP SAC)에 게재가 확정되었다. 본 논문은 ACM/SIGAPP SAC – Opering Systems Track에 게재된다.

 

본 연구에서는 데이터베이스 및 입자 시뮬레이션 등 과학 응용 프로그램에서 데이터 입출력 속도 가속화를 위해 널리 사용되는 공유 파일에 대한 병렬 접근 방식(Shared File Parallel I/O)에서 발생하는 성능 병목 현상(Bottleneck)에 대한 해결 방안을 제시한다. 또한 일반적으로 사용되는 단순한 동시 접근 허용 방식에서 나타나는 데이터 일관성 보장 실패 사례를 분석하여 이를 해결하면서도 높은 동시성 및 병렬성을 갖는 파일 메타데이터 프레임워크인 nCache를 제시한다.

 

그림 1 기존 파일시스템에서 공유 파일 접근 중 발생하는 데이터 일관성 보장 실패 사례

그림 2 nCache의 Double-checked Locking을 사용한 일관성 보장 방법

그림 1은 기존 파일시스템에서 공유 파일에 대한 동시 접근만을 허용했을 때 발생하는 데이터 일관성 보장 실패의 예이다. 동기화를 위하여 RW lock(Readers-Writer Lock)을 사용하였음에도 불구하고 동시에 쓰인 일부 데이터는 고립되어 접근 불가능한 상태에 빠진다. 그러나 본 논문에서 제안하는 nCache는 그림 2에서 볼 수 있듯 Double-Checked Locking 기법을 사용하여 동시에 쓰인 데이터도 고립되지 않고 모두 접근 가능하다.

                            그림 3 120 코어 서버에서의 성능 비교                          그림 4 과학 응용 프로그램의 성능 비교

 

그림 3과 그림 4에서 볼 수 있듯 제안한 nCache 구조는 120코어를 장착한 매니코어 서버에서 성능 병목을 효과적으로 개선하였다. 또한 개인 PC용 SSD부터 서버용 SSD까지 다양한 폭의 장치에서 같은 효과를 보였으며 데이터베이스와 과학 응용 프로그램 또한 높은 성능 향상 폭을 보였다.

 

본 연구는 ETRI(한국전자통신연구원)의 ‘매니코어 기반 고성능 OS 기초 연구’ 과제의 일환으로 단일 서버에서 CPU 코어 개수가 증가함에 따라 대두된 매니코어 시스템을 위한 차세대 고성능 OS를 연구한다. 해당 과제는 미)조지아공대, 미)버지니아공대, 서울대, 연세대, 성균관대학교 등의 연구팀이 참여하고 있으며 현재 서강대학교에서는 컴퓨터공학과 박성용 교수님 연구팀과 김영재 교수님 연구팀이 참여하고 있다. 현재 120개의 CPU 코어를 갖는 매니코어 환경에서 연구를 진행하고 있으며 향후 192코어 매니코어 환경에서 CPU 코어 증가에 따른 OS/파일시스템 확장성 연구를 수행 할 예정이다.

 

ACM/SIGAPP SAC는 응용 컴퓨팅에 대한 최신 연구를 위한 저명한 국제학술대회이다. 그 중 Operating System Track은 변화하는 컴퓨터 응용과 하드웨어 아키텍처 등에 따른 고성능 OS에 대한 연구를 중심으로 구성된다. 본 학회는 올해 코로나로 인해 온라인 컨퍼런스로 진행될 예정이며 3월 22일부터 3월 26일까지 진행된다.

 

ACM/SIGAPP SAC 2021 학회 사이트: https://www.sigapp.org/sac/sac2021/

Concurrent File Metadata Structure Using Readers-Writer Lock 논문: https://lass.sogang.ac.kr/pdf/2021/intl_conf/SAC_2021_CGLee.pdf