이희락(석사졸업) 지도교수 김영재   이창규(석박통합과정) 지도교수 김영재   이승진(석사과정) 지도교수 김영재 김영재 교수

          

ACM HotStorage 국제 저명 학술 워크샵 논문 채택(저자: 이희락, 이창규, 이승진, 책임저자: 김영재 교수)  

컴퓨터공학과 대학원 이희락(석사), 이창규(석박통합 과정), 이승진(석사 과정)이 컴퓨터공학과 김영재 교수의 지도를 받아 작성한 논문 “Compaction-Aware Zone Allocation for LSM based Key-Value Store on ZNS SSDs” 이 14th ACM Workshop on Hot Topics In Storage and File Systems (HotStorage’ 22) 에 게재가 확정되었다.

 

ACM HotStorage는 최첨단 스토리지 연구를 위해서 독창성, 기술적 장점 및 향후 스토리지 시스템 설계 및 애플리케이션에 영향을 미칠 통찰력있는 토론으로 이어질 가능성을 심사하는 저명한 국제 학술 워크샵이다. 본 워크샵은 올해 온라인으로 6월 27일부터 6월 28일까지 진행된다. (HotStorage 사이트: https://www.hotstorage.org/2022/)

 

본 연구는 로그 병합 구조 트리 (LSM-tree) 기반의 키-밸류 저장소(Key-Value Store)를 Zoned Namepsace SSD (ZNS SSD)에서 수행 시 적용할 수 있는 데이터 배치 알고리즘을 제안한다. LSM-tree의 데이터가 삭제되는 시점에 대한 엄밀한 예측 통해, 제안된 배치 알고리즘은 Garbage Collection(GC)이 유발하는 쓰기 증폭(Write Amplification) 문제를 효과적으로 줄인다. 구체적으로, 본 연구의 배치 알고리즘은 Facebook의 RocksDB에 제안된 기존 알고리즘에 비해 GC로 인한 유효 데이터의 복사를 2배 가량 줄임으로써 최대 쓰기 증폭을 7% 낮추었다.

 

그림 1은 LSM-tree 내부 동작인 Compaction 동작 및 이를 이용한 데이터의 배치 예시를 보여준다. LSM-tree는 계층적인 구조 아래에서 관리되는 데이터 파일인 SSTable을 Compaction이라는 동작을 통해 주기적으로 업데이트한다. 이때 Compaction은 중첩된 키 범위의 데이터를 가진 SSTable을 병합하여 새로운 SSTable을 생성한다. 이 때, Compaction의 대상이 된 기존 SSTable들은 같은 시점에 삭제된다. 그림1 (a)의 예시에서는 SSTable (A, B, C)는 이러한 Compaction의 대상이 되어 추후 삭제 된다. 본 연구가 제안하는 Compaction-Aware Zone Allocation 알고리즘은 이러한 Compaction의 특성을 기반으로하여 미래에 함께 Compaction으로 선정되어 함께 삭제될 SSTable을 ZNS SSD 내부의 같은 zone에 배치한다. 그림1 (b)는 SSTable (A, B, C)를 Zone0에 함께 배치하여 추후 해당 zone에 무효한 데이터만을 남김으로써 GC로 인한 유효 데이터의 복사가 없어지는 예시를 보여준다.

 

  

 

그림 1 LSM-tree의 Compaction 및 Compaction을 인지한 zone 배치 기법

 

참고자료

논문:　https://discos.sogang.ac.kr/file/2022/intl_conf/HotStorage_2022_H_lee.pdf