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유전체 분석 파이프라인의 I/O 워크로드 분석
Genome Analysis Pipeline I/O Workload Analysis 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.2 no.2, 2013년, pp.123 - 130  

임경열 (한양대학교 전자컴퓨터통신과) ,  김동오 (한국전자통신연구원) ,  김홍연 (한국전자통신연구원) ,  박기한 (한양대학교 전자컴퓨터통신과) ,  최민석 (한양대학교 전자컴퓨터통신과) ,  원유집 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과)

초록
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최근 유전체 데이터의 급격한 증가로 인해 이를 처리하기 위한 고성능 컴퓨팅 시스템이 필요로 하게 되었으며 대량의 유전체 데이터를 저장 관리할 수 있는 고성능 저장 시스템이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 대략 5억 개 정도의 시퀀스 리드 데이터를 분석하는 유전체 분석 파이프라인의 I/O워크로드를 수집 및 분석하였다. 실험은 86시간 동안 수행되었다. 1031.7 GByte 크기의 630개 파일이 생성되었으며 91.4 GByte 크기의 535개의 파일이 삭제되었다. 전체 654개의 파일 중 0.3%인 2개의 파일이 전체 접근 빈도의 80%를 차지하여 전체 파일 중 일부분의 파일이 대부분의 I/O를 발생시킨다는 것을 알 수 있다. 요청 크기 단위로는 읽기에서 주로 512 KByte 크기 이상의 요청이 발생했고 쓰기에서 주로 1 MByte 크기 이상의 요청이 발생했다. 파일이 열려있는 동안의 접근 패턴은 읽기와 쓰기 연산에서 각각 임의와 순차패턴을 보였다. IOPS와 대역폭은 각 단계마다 고유한 패턴을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As size of genomic data is increasing rapidly, the needs for high-performance computing system to process and store genomic data is also increasing. In this paper, we captured I/O trace of a system which analyzed 500 million sequence reads data in Genome analysis pipeline for 86 hours. The workload ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최근 두 장치의 성능의 차이를 극복하고 각 장치의 장점을 활용하여 더 낳은 성능을 제공하기 위한 기술이 개발되고 있고 두 장치의 최적 구성 방안을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 유전체 분석 파이프라인에 최적의 저장 시스템을 구성하기 위해 워크로드의 I/O 특성을 분석하고자 한다.
  • 본 논문은 유전체 분석 파이프라인을 위한 효율적인 저장 시스템을 구축하고 I/O성능을 극대화하기 위해 유전체 분석 파이프라인의 I/O특성을 바이오 워크로드 분석 소프트웨어를 사용해 분석하였다. 그 결과 유전체 분석 파이프라인의 각 단계별로 고유한 I/O특성을 가지고 있는 것으로 나타났다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오 워크로드 분석 도구는 어떻게 구성되는가? Fig. 2에서 보듯이 바이오 워크로드 분석 도구는 수집된 워크로드 데이터를 저장, 관리, 분석하기 위한 바이오 워크 로드 분석 서버, 바이오 워크로드 응용에서 발생되는 I/O 워크로드를 수집하기 위한 바이오 워크로드 분석 클라이언트, 분석된 결과를 사용자가 이해하기 쉽게 보여주기 위한 바이오 워크로드 분석 웹 GUI 3가지 컴포넌트로 구성된다.
SSD의 장단점은 무엇인가? 오래전부터 저장 장치는 컴퓨팅 시스템의 병목지점이 되어왔지만 최근 플래시 메모리를 사용한 SSD가 사용되면서 저장장치 기술이 빠르게 발전하고 있다. SSD가 빠른 접근 속도, 저전력, 무소음, 뛰어난 내구성 등 많은 장점을 갖고 있지만 HDD와 비교했을 때는 아직도 단위 저장 공간 당 가격이 높고 플래시 메모리의 특성상 제자리 쓰기(in-placeupdate)가 불가능한 점, 블록의 지움 횟수 제한과 같은 단점이 있다[1].
SNP 정보 추출 단계에서는 어떤 과정이 포함되는가? SNP 정보 추출은 SNP calling 단계로써 시퀀스 매핑의 결과를 SAM(Sequence Alignment/Map)형식[7]으로 변환하는 역할을 담당한다. 이 단계에서 Genomic 위치에 따른 정렬 과정이 포함된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. J. Kang, H. Jo, J. Kim, and J. Lee, "A superblock-based flash translation layer for nand flash memory," pp.161-170, 2006. 

  2. C. Bell, R. Dixon, A. Farmer, R. Flo-res, J. Inman, R. Gonzales, M. Harri-son, N. Paiva, A. Scott, J. Weller, et al., "The medicago genome initiative: a model legume database," Nucleic Acids Research, Vol.29, No.1, pp.114-117, 2001. 

  3. L. Matukumalli, J. Grefenstette, D. Hyten, I. Choi, P. Cregan, and C. Van Tassell, "Snp-phage-high throughput snp discov-ery pipeline," BMC bioinformatics, Vol.7, No.1, pp.468, 2006. 

  4. Seon-Hee Park, "IT based Bioinformatics," kiise, Vol.21, No.6, pp.20-26, 2003. 

  5. Ik-Young Choi, "A review of the technology of genome & expression analysis," TiBMB, Vol.30, No.2, pp.25-35, 2010. 

  6. E. Lander, L. Linton, B. Birren, C. Nus-baum, M. Zody, J. Baldwin, K. Devon, K. Dewar, M. Doyle, W. FitzHugh, et al., "Initial sequencing and analysis of the hu-man genome," Nature, Vol.409, No.6822, pp.860-921, 2001. 

  7. A. McKenna, M. Hanna, E. Banks, A. Sivachenko, K. Cibulskis, A. Kernytsky, K. Garimella, D. Altshuler, S. Gabriel, M. Daly, et al., "The genome analysis toolkit: a mapreduce framework for an-alyzing next-generation dna sequencing data," Genome research, Vol.20, No.9, pp.1297-1303, 2010. 

  8. H. Li and R. Durbin, "Fast and accu-rate short read alignment with burrows-wheeler transform," Bioinformatics, Vol.25, No.14, pp.1754-1760, 2009. 

  9. H. Li, B. Handsaker, A. Wysoker, T. Fen-nell, J. Ruan, N. Homer, G. Marth, G. Abecasis, R. Durbin, et al., "The se-quence alignment/map format and sam-tools," Bioinformatics, Vol.25, No.16, pp.2078-2079, 2009. 

  10. FUSE, "Filesystem in userspace." http://fuse.sourceforge.net/. 

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