영구 메모리를 통해 확장되는 대용량 주소 공간의 효율적인 활용을 위한 운영체제 기술연구

Abstract

영구 메모리 (Persistent Memory)는 기존의 메모리가 가진 바이트 단위 접근성 (byte-addressable)과 저장장치의 비휘발성 (non-volatile)의 특성을 모두 가진 새로운 형태의 매체로 일반적인 메모리보다 훨씬 큰 용량을 가지면서 동시에 저장장치보다 높은 I/O 퍼포먼스를 보여주기 때문에 메모리 집약적인 작업을 수행하는 컴퓨터들에게 새로운 기회를 제공할 수 있다. 하지만 많은 어플리케이션은 영구 메모리의 특성을 제대로 고려하지 않아 이를 그저 큰 용량을 지닌 메모리나 기존의 저장장치와 동일하게 파일 시스템을 통해 사용하고 있다. 영구 메모리는 그 특성상 메모리 시스템과 파일 시스템을 통합한 형태의 새로운 형태의 차세대 컴퓨터의 가능성을 보여주며, 또한 상대적으로 작은 크기의 메모리에서 동작하도록 구현된 기존의 메모리 시스템이 확장된 대용량 주소 공간에서 수행될 때 고려해야 할 사항들이 있음을 알려준다. 본 논문에서는 영구 메모리의 특성을 이해하고, 이를 통해 확장된 대용량 주소 공간을 효율적으로 활용하기 위한 운영체제 수준에서의 기술들을 제시하고 있다. 영구 메모리를 사용하여 구현된 커널 영역 키-밸류 저장소인 InK는 차세대 컴퓨터가 가질 수 있는 통합된 형태의 파일 시스템의 가능성을 보여주며, 커버리지를 활용한 지역성 기반 Copy-on-Write 기법인 CCoW는 대용량 주소 공간에서 메모리 집약적인 작업이 수행될 때 발생할 수 있는 기존 copy-on-write 기법의 문제점을 지적하고 이를 개선할 수 있는 방법에 대한 고찰을 보여준다. InK와 CCoW는 모두 커널 영역에서 구현되어 어떤 어플리케이션이라도 별다른 수정을 가하지 않거나 간단한 시스템 콜을 통해 이를 이용할 수 있으며, Yahoo Cloud Service Benchmark (YCSB), Redis, RocksDB와 같은 산업 표준 수준의 벤치마크와 키-밸류 저장소들을 통해 성능을 측정함으로써 이러한 방식의 접근이 기존의 방식보다 효과적임을 보여준다.