[논문]DVR시스템을 위한 저널링 파일시스템의 성능평가

권우일; 윤미현; 이동준; 장재혁; 양승민

DVR시스템을 위한 저널링 파일시스템의 성능평가
Performance Test of Journaling File System for DVR System 원문보기

권우일 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 윤미현 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 이동준 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 장재혁 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 양승민 (숭실대학교 컴퓨터학과)

최근 무인 감시 시스템 분야에서 리눅스 기반 DVR(Digital Video Recording)시스템의 사용이 늘어나고 있다. DVR시스템은 기존의 아날로그 비디오영상 기록을 대체하여, 카메라에서 입력받은 아날로그 신호를 디지털화(MPEG또는 MJPEG)된 영상을 하드디스크에 저장하는 방법으로 작동하는 주기적으로 빈번한 하드디스크의 쓰기 작업을 수행한다. 또 기록되는 내용의 특성상 높은 신뢰도가 요구된다. 따라서 저장장치의 신뢰도가 중요하며, 만일의 사태에 발생할 수 있는 시스템 고장에도 저장된 정보의 손실을 최소화해야 한다. 저널링 파일시스템은 이러한 요구사항에 적합한 기능을 갖추고 있으며 최근 사용범위가 넓어지고 있다. 본 논문에서는 리눅스 시스템에서 널리 사용되는 4가지 저널링 파일시스템의 상대적인 읽기, 쓰기 및 복구 성능을 비교 평가하고 이를 바탕으로 고 신뢰도의 DVR시스템에 요구되는 적절한 저널링 파일시스템을 제안한다.

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문제 정의

본 실험은 각 파일 시스템에 대한 절대적인 읽기/쓰기 성능 시험을 위한 것은 아니며, 파일 시스템의 성능을 상대적으로 비교, 평가하는더], 그 목적이 있다. 이러한 관점에서 XFS는 신뢰성 있는 성능을 보여주고 있다.
본 실험은 앞에서 언급한 저널링 파일 시스템과 ext2 파일 시스템의 읽기, 쓰기 작업 시 소요되는 시간과 복구 능력올 즉정하기 위한 성능평가이다. 여기서는 저널링 파일 시스템 외에 ext2 파일 시스템에 대한 성능평가도 실시한다.

제안 방법

여기서는 10KB에서 60KB의 크기까지 10KB씩 증가시켜 가면서 파일을 디스크에 쓰도록 한다. 또 여러 대의 카메라에서 신호가 입력되는 경우를 가정해서 쓰레드의 개수를 1, 4, 16개로 설정하였으며, 응용프로그램의 레코드의 크기는 1024B, 2048B, 4096B로 설정한 후 디스크에 쓰는데 걸리는 시간을 측정한다. 또 영상신호를 MPEG과 같은 동영상으로 변환하는 경우를 가정할 수 있는데, 이때 생성되는 파일의 크기는 수 백MB 이상의 크기를 가진다.
본 실험은 앞에서 언급한 저널링 파일 시스템과 ext2 파일 시스템의 읽기, 쓰기 작업 시 소요되는 시간과 복구 능력올 즉정하기 위한 성능평가이다. 여기서는 저널링 파일 시스템 외에 ext2 파일 시스템에 대한 성능평가도 실시한다. ext2 파일 시스템은 저널링 기능을 포함하고 있지는 않지만, 현재 리눅스의 기본 파일 시스템으로 가장 널리 사용되고 있다.
파일 시스템에 기록되어 있는 파일에 대한 I/O 작업 중에 시스템의 전원을 완전 차단한 후 시스템을 재시작하여 손상된 파일의 복구 시간과 복구된 정도를 측정하는 실험이다. 그러나 각 파일 시스템에 대한 실험마다 정확하게 동일한 시간에 전원을 차단하기가 어렵고 따라서 각각의 오류 상황 시 I/O의 진행률이 다르기 때문에 정확한 평가가 어려우나 10회의 동일한 실험 결과, 대략적으로 XFS 가 복구율에서 가장 우수한 결과가 나타난다.

대상 데이터

또 영상신호를 MPEG과 같은 동영상으로 변환하는 경우를 가정할 수 있는데, 이때 생성되는 파일의 크기는 수 백MB 이상의 크기를 가진다. 본 실험에서는 128MB와 256MB 크기의 파일을 사용하여 실시한다.
또 시스템 용도의 특성상 기록된 정보의 내용이 중요하기 때문에 오류 발생 시 복구능력이나, 시스템 고장 상황에서도 자료손실을 최소화하는 능력을 제공해야 한다. 본문에서는 DVR 시스템에 요구되는 특성 중 파일 시스템에서 요구되는 성능과 신뢰성에 대한 평가에 한정한다.
실험환경은 Intel 펜티엄4 시스템으로 256MB의 메모리와 GNU/debian 리눅스 운영체제를 사용한다..

데이터처리

16이며, 각 파일 시스템당 10GB의 디스크를 할당한다. 단 모든 파일 시스템의 버퍼는 모두 512B로 동일하며 모든 실험은 10회를 실시하여 소요 시간을 합산하여 비교한다. 실험시 시스템 환경에서 발생할 수 있는, 실험과 무관한 다른 프로세스에 의한 시스템 부하가 발생할 수 있으나 동일한 환경에서 이루어진 실험이므로 이는 무시한다.

성능/효과

즉, 10KB~60KB 사이의 파일은 프로세서의 캐시보다 작은 크기의 파일들로 캐시의 영향을 크게 받는다. 128MB와 256MB 파일에 대한 실험에서는 레코드의 크기가 4096B에서 동일한 크기의 파일에 대해 가장 좋은 성능을 보여주고 있는데, 이는 본 실험에서 사용한 시스템에 한정된 결과이며 시스템의 메모리와 레코드 크기에 따라 그 최적 성능이 달라진다.
파일 시스템에 기록되어 있는 파일에 대한 I/O 작업 중에 시스템의 전원을 완전 차단한 후 시스템을 재시작하여 손상된 파일의 복구 시간과 복구된 정도를 측정하는 실험이다. 그러나 각 파일 시스템에 대한 실험마다 정확하게 동일한 시간에 전원을 차단하기가 어렵고 따라서 각각의 오류 상황 시 I/O의 진행률이 다르기 때문에 정확한 평가가 어려우나 10회의 동일한 실험 결과, 대략적으로 XFS 가 복구율에서 가장 우수한 결과가 나타난다. 또 재시작 시의 파일 시스템 검사 시간은 ext2를 제외한 모든 저널링 파일 시스템이 거의 동일하게 무시할 수 있을 정도로 빠른 복구 시간을 보여준다.

후속연구

이러한 관점에서 XFS는 신뢰성 있는 성능을 보여주고 있다. 향후에 저널링 성능 측정을 위한 복구 실험은 파일 시스템에 따라 정확한 파일의 재시작 속도와 복구 정도를 측정하기 위한 보다 세분화된 정량적 측정 방법에 관한 연구가 필요하다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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