초록 ▼

최근 IT와 인터넷 기술이 급진적으로 발전함에 따라 IPTV (Internet Protocol Television)에 대한 관심이 높아지고 있다. IPTV는 IP 기반 통신망을 사용하여 이용자에게 다양한 서비스를 제공하는 방송통신융합 서비스이다. 기존의 유료 방송 서비스인 케이블 방송, 위성 방송 등이 서비스 제공자에 의해서 제공되는 방송 콘텐츠를 단순히 시청하는 단방향 서비스였다면, IPTV는 이용자가 원하는 서비스를 서비스 제공자에게 요청하는 양방향 서비스를 기본으로 한다. IPTV 서비스를 제공하기 위해서는 대량의 멀티미디어

최근 IT와 인터넷 기술이 급진적으로 발전함에 따라 IPTV (Internet Protocol Television)에 대한 관심이 높아지고 있다. IPTV는 IP 기반 통신망을 사용하여 이용자에게 다양한 서비스를 제공하는 방송통신융합 서비스이다. 기존의 유료 방송 서비스인 케이블 방송, 위성 방송 등이 서비스 제공자에 의해서 제공되는 방송 콘텐츠를 단순히 시청하는 단방향 서비스였다면, IPTV는 이용자가 원하는 서비스를 서비스 제공자에게 요청하는 양방향 서비스를 기본으로 한다. IPTV 서비스를 제공하기 위해서는 대량의 멀티미디어 콘텐츠를 저장하고 수십만 이용자의 요청을 빠른 시간 내에 처리할 수 있는 고성능 대용량 스토리지를 필요로 한다. 이러한 스토리지를 구축하는 가장 간단한 방법은 하이엔드 스토리지를 사용하는 것이지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 또 다른 대안으로 분산 파일 시스템을 선택할 수 있지만 기존의 분산 파일 시스템들은 각각의 목적에 맞게 연구되어 왔기 때문에 IPTV에서 바로 사용하기에는 비효율적이다. 본 연구에서는 IPTV가 필요로 하는 대용량의 콘텐츠 서비스를 가능하게 하는 동시에 최근 그 빠른 성능과 저 전력 사용으로 많은 주목을 받고 있는 낸드 플래시 기반 SSD를 활용한 새로운 형태의 하이브리드 파일시스템을 구축하는 것을 목표로 하고 있다. SSD는 높은 랜덤 입출력 속도, 안정성 및 저전력으로 인해 HDD를 대체할 수 있는 차세대 저장매개체로 각광을 받고 있다. 또한, HDD와는 달리 데이터를 엑세스하기 위해 seek time과 같은 기계적인 오버헤드를 발생시키지 않는다는 장점을 가지고 있다. 그러나 저장요소가 낸드 플래시 메모리로 구성되어 있어, 낸드 플래시가 가지고 있는 여러 반도체적 특성을 공유하고 있다. 우선, 데이터 오버라이트(overwrite)가 지원되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 데이터 수정을 위해 플래시 블록을 삭제한 후 쓰기가 이루어지도록 구현되어야 한다. 또한 플래시 블록에 대해 안정성을 보장할 수 있는 기간이 제한되어 있기 때문에 삭제 및 쓰기가 모든 플래시 블록에 골고루 분포되도록 할 수 있는 최적화 (wear-leveling)프로세스가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 SSD의 단점을 극복하면서, 동시에 가격이 저렴하고, 고용량 데이터를 저장할 수 있는 HDD와 결합할 수 있는 하이브리드 파일시스템에 대한 연구를 진행하였다. 본 과제는 두 가지 방향으로 하이브리드 파일시스템에 대한 연구를 진행하였다. 우선 하이브리드 파일시스템의 SSD파티션을 지역성을 고려한 데이터 캐시로 활용하는 방법이다. 최근에 사용된 데이터를 SSD파티션에 저장함으로써 데이터가 재사용 되는 경우 입출력 속도를 높일 수 있도록 구현하였다. 또한, SSD의 반도체적 오버헤드를 VFS에서 줄일 수 있는 다양한 최적화 기법들을 연구 하였다. 첫째, SSD 파티션의 입출력 단위를 플래시 블록 크기와 동일하게 맞추어질 수 있는 extent단위로 설정하였다. 또한 extent가 크게 설정이 될 경우 발생될 수 있는 단편화 현상을 최소화하기 위해 extent를 세그먼트 단위로 나누어 파일들이 저장될 수 있도록 하였으며, 작은 단위의 파일들이나 나머지 블록들이 발생하는 extent들을 재사용할 수 있도록 구현하였다. 하이브리드 파일시스템의 두 번째 구현 방법은 메타데이터에 대한 저장장소로 SSD 파티션을 활용하는 방법이다. 이 방법은 메타데이터에 대한 구현방법이 개선된 ext4를 기본 파일시스템으로 하여 개발되었다. Ext4는 1EBytes 이상의 볼륨과 16TBytes 이상의 파일들을 지원할 수 있도록 확장되었고, 또한 파일 할당 구조를 extent로 대체하여 빠른 엑세스가 가능하도록 변경되었다. 본 과제에서 구현된 HUSH (Hybrid Union of SSD and HDD)는 ext4 파일시스템의 구조를 토대로 구성되었으며, 메타데이터 저장장소로 SSD 파티션을 활용하도록 개발되었다. 앞으로 다양한 애플리케이션 지원을 위해 위에 서술한 두 가지 방법이 결합되어야 하므로 그 방향으로 하이브리드 파일시스템을 발전시켜 나갈 예정이다. 또한 IPTV뿐 아니라 모바일 기기들과 같이 제한된 저장 공간을 가지고 있는 디바이스들 상에서도 여러 크기의 데이터들을 빠르게 저장할 수 있는 형태로 연구를 진행할 예정이다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8