가상화 환경에서 NVMe SSD 성능 분석 및 직접 접근 엔진 개발

김세욱; 최종무

doi:10.5626/KTCP.2018.24.3.129

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김세욱 (단국대학교) 최종무 (단국대학교)

저널정보: Korean Institute of Information Scientists and Engineers 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 제24권 제3호

발행연도: 2018.3

수록면: 129 - 137 (9page)

DOI: 10.5626/KTCP.2018.24.3.129

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낸드 플래시 메모리 기반의 NVMe(Non-Volatile Memory express) SSD(Solid State Drive)는 멀티 I/O 큐 환경을 제공하는 PCIe 인터페이스 기반에 NVMe 프로토콜을 사용하는 저장장치이다. NVMe SSD는 Multi-core 시스템에서 병렬 I/O 처리가 가능하고 SATA SSD에 비해 대역폭이 크며 대용량의 저장 공간을 제공하기 때문에 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 등에 사용될 차세대 저장장치로 주목받고 있다. 하지만 가상화 시스템에서는 소프트웨어 I/O 스택의 병목으로 인하여 NVMe SSD의 성능을 충분히 활용하지 못하고 있다. 특히, Xen과 KVM과 같이 호스트 시스템의 I/O 스택을 사용하는 경우에는, 호스트 시스템과 가상머신의 중복된 I/O 스택을 통해서 입출력이 처리되기 때문에 성능 저하가 크게 발생한다. 본 논문에서는 NVMe SSD에 직접 접근하는 기술을 KVM 가상화 시스템에 적용함으로써 가상머신 I/O의 성능을 향상시키는 Direct-AIO (Direct-Asynchronous I/O)엔진을 제안한다. 그리고 QEMU 에뮬레이터에 제안한 엔진을 개발하고 기존의 I/O 엔진과의 성능 차이를 비교 및 분석한다.

#가상화 I/O #직접 접근 I/O #NVMe SSD #I/O 성능 #KVM #virtualized I/O #direct access I/O #I/O performance

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Intel(R) Virtualization Technology(Intel(R) VT), [Online] Available: http://www.intel.com/technology/ virtualization /technology.htm AMD Virtualization Technology(AMD-V), [Online] Available: http://www.amd.com/en-us/solutions/servers/ virtualization M. Ben-Yehuda, J. Mason, O. Krieger, J. Xenidis, L. Doorn, A. Mallick, J. Nakajima and E. Wahlig, Utilizing IOMMUs for Virtualization in LInux and Xen, Proc. of the Ottawa Linux Symposium (OLS 2006). Y. Dong, X. Yang, J. Li, G. Liao, K. Tian and H. Guan, High performance network virtualization with SR-IOV, Journal of Parallel and Distributed Computing, Vol. 72, Issue 11, pp. 1471-1480, Nov, 2012. J. Shafer, I/O virtualization bottlenecks in cloud computing today, Second Workshop on I/O Virtualization( WIOV) 2010.

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