초록 ▼

□ 연구개요
비휘발성 메모리 (Non-volatile Memory), 100 Gbps 네트워크와 같이 새로운 특성을 갖는 장치 및 인프라가 등장함과 동시에 RDMA (Remote Direct Memory Access), 인텔의 I/OAT, SmartNIC처럼 CPU의 연산을 대신 처리할 수 있는 하드웨어 기술이 상용화되고 있다. 시스템 소프트웨어는 이러한 차세대 하드웨어 기술을 이용하여 수십에서 수백 배에 이르는 성능향상을 얻을 수 있다. 하지만, 현존하는 분산파일 시스템의 설계방식은 느린 입출력속도 장치를 가정하였기 때문에

□ 연구개요
비휘발성 메모리 (Non-volatile Memory), 100 Gbps 네트워크와 같이 새로운 특성을 갖는 장치 및 인프라가 등장함과 동시에 RDMA (Remote Direct Memory Access), 인텔의 I/OAT, SmartNIC처럼 CPU의 연산을 대신 처리할 수 있는 하드웨어 기술이 상용화되고 있다. 시스템 소프트웨어는 이러한 차세대 하드웨어 기술을 이용하여 수십에서 수백 배에 이르는 성능향상을 얻을 수 있다. 하지만, 현존하는 분산파일 시스템의 설계방식은 느린 입출력속도 장치를 가정하였기 때문에 차세대 하드웨어 기술의 이점을 활용하지 못하고 있다. 본 과제에서는 현 분산 파일시스템의 구조적 문제점을 밝히고, 차세대 하드웨어의 이점을 최대로 활용하는 분산파일 시스템을 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
과제 수행으로 본 과제의 목표를 모두 달성하였다. 1차년도 목표인 비휘발성 메모리와 고성능 네트워크 기술을 활용하는 분산파일 시스템을 설계하고 개발하여 기존 분산파일 시스템 대비 최대 61배 낮은 지연시간을 달성하였다. 2차년도 목표인 NUMA 환경과 인텔의 I/OAT 기술을 활용하는 설계를 반영하여 기존 설계보다 CPU 사용량은 적으면서도 85%의 높은 처리량을 달성하여 더 높은 확장성을 확보할 수 있었다. 3차년도 목표인 SmartNIC으로의 오프로드를 가능케 하는 분산파일 시스템을 개발하고 SmartNIC으로 오프로드하는 작업의 가속을 위해 파이프라인 병렬화 기법을 적용하여 분산파일 시스템 애플리케이션의 쓰기 속도를 최대 80%까지 향상할 수 있었다. 또한, 오프로드를 통해 분산파일 시스템의 호스트 CPU 사용량을 줄임으로써 기존 분산파일 시스템 대비 46% 높은 순차 쓰기 처리량을 유지하면서도 함께 수행하는 애플리케이션의 속도 저하를 31%까지 줄일 수 있었다.
정량적 성과목표인 CS분야 국제 우수 학술대회 3건, SCI급 논문 2건, 국내 특허출원 1건을 모두 달성하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
[기술 및 학술적 의미] 본 과제의 연구성과는 분산파일 시스템이 차세대 하드웨어 기술을 제대로 활용할 수 있는 설계 방향을 제시한다. 또한, 연구 결과물인 분산파일 시스템의 소스 코드를 공개함으로써 앞으로 수행될 분산파일 시스템 연구에 토대가 될 수 있는 코드 자원을 제공한다. 연구 과정 중 수행한 실험 결과를 바탕으로 이후 하드웨어 기술에 대한 요구사항을 제안한다.
[경제 및 산업적 의미] 본 연구의 결과물인 오픈소스 분산파일 시스템으로 94억 달러 규모 (추정) 이상의 시장에 진입할 수 있는 국내 원천 기술을 확보할 수 있다.
[사회적 의미] 국내 반도체 하드웨어 기술은 세계 정상급인 데 반해 이를 활용하는 시스템 소프트웨어 기술은 선도국가의 기술 수준으로부터 많이 뒤처진 상황이다. 본 과제를 통해 현재의 다른 분산파일 시스템을 압도하는 수준의 고성능 분산파일 시스템 기술을 확보하여 해외 분산파일 시스템 기술과 견줄 수 있는 국내 기술 역량을 확보한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 26