개인용 컴퓨팅 환경을 위한 낮은 오버헤드 디스크 프리페칭 프레임워크의 개발 및 분석

Abstract

개인용 컴퓨팅 환경에서 사용자가 성능을 체감하는 가장 중요한 요소는 응용 프로그램의 기동시간과 응답시간이다. 응답시간을 결정짓는 요소는 스토리지의 응답 속도이며, 이를 개선하기 위한 많은 시도들이 있었다. 하드웨어적으로 하드 디스크 대신 SSD가 적용되고 있으며, 스토리지의 접근 시간을 줄이기 위한 프리페칭 기법들이 연구되었다. 그러나 기존의 연구들은 메모리 점유율이 높거나, 실시간성이 떨어지는 등 프리페칭 오버헤드가 크기 때문에 일반 워크로드에 사용할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 개인용 컴퓨팅 환경에 적합한 낮은 오버헤드의 디스크 프리페칭 프레임워크를 개발하고 분석한다. 제안한 Free-Load 프레임워크는 크게 Analyzer와 Scheduler로 구성되며 응용 프로그램의 기동뿐만 아니라 일반적인 워크로드에 모두 적용할 수 있다. Free-Load Analyzer는 시스템의 I/O 요청을 모니터링하여 I/O 요청이 폭발하는 경우 이를 블록 레벨의 정보로 저장한다. 이를 이용하여 다음 번 응용 프로그램의 기동이나 로딩 시 프리페칭을 수행한다. Free-Load I/O Scheduler는 기존 루틴의 I/O 요청과 프리페칭 I/O 요청의 처리를 조율하는 역할을 한다. 프리페칭은 자동으로 수행되기 때문에 기존의 I/O 요청과 함께 경쟁 조건을 가질 수 있는데, 스케줄러에서 프리페칭을 차별적으로 처리함으로써 영향을 최소화 한다. 이를 바탕으로, 개발한 프리페칭 프레임워크에서 15% 이상 성능 향상이 있음을 보인다.