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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최종무
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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현대 대규모 클라우드 환경에서 도커는 애플리케이션을 빠르게 개발하고 배포할 수 있는 경량 가상화 기술로서 널리 사용되고 있다. 도커 컨테이너에 대한 체크포인팅 작업은 시스템 결함으로부터 데이터 손실 없이 빠르게 복구하고, 부하 균등을 위한 마이그레이션을 수행하는 데 필수적이다. 그러나 여러 컨테이너가 동일한 스토리지 자원에 접근하는 클라우드 환경에서 체크포인팅과 같이 대규모 I/O 작업이 이루어지면, 전통적인 SSD의 내부 채널 경합이 발생하게 된다. 이로 인해 다른 도커 컨테이너의 성능에 간섭이 발생하며 사용자의 QoS(Quality of Service) 보장을 어렵게 만든다.
본 연구에서는 체크포인팅으로 인한 성능 간섭을 줄이고 QoS를 보장하기 위해, 차세대 스토리지인 ZNS SSD(Zoned Namespace Solid State Drives) 기반 새로운 체크포인팅 방식을 제안하였다. ZNS SSD는 SSD 내부 주소 공간을 존(Zone)으로 구분하여 제공하기 때문에 워크로드 분리의 장점과 존의 제한된 병렬성으로 인한 성능 저하의 단점을 동시에 가진다. 본 연구는 이러한 ZNS SSD를 활용해 1) 각 도커 컨테이너 별 요청 대역폭에 따라 독립적인 존을 할당하여 간섭을 예방하고, 2) 할당된 존에 체크포인팅 이미지 데이터를 분산하는 다중 존 스트라이핑을 도입하여 낮은 성능 한계를 극복하였다. 제안하는 기법은 리눅스의 체크포인팅 도구인 CRIU(Checkpoint / Restore In Userspace)의 인터페이스를 수정하여 구현하였다.
실험을 통해 두 가지 제안 기법을 평가한 결과, ZNS SSD 기반 독립 존 할당 기법은 전통적인 SSD에서 발생하는 성능 간섭을 완화하였다. 또한 다중 존 스트라이핑은 500MiB/s의 대역폭 요청에서 전통적인 SSD에 비견하는 성능을 보여주었다. 본 연구의 공헌은 도커 환경에서 성능 고립을 위해 ZNS SSD를 활용한 최초의 연구이며, 실제 하드웨어인 ZNS SSD를 활용하여 제안한 기법의 효과를 검증하였다는 것이다.
본 연구에서는 체크포인팅으로 인한 성능 간섭을 줄이고 QoS를 보장하기 위해, 차세대 스토리지인 ZNS SSD(Zoned Namespace Solid State Drives) 기반 새로운 체크포인팅 방식을 제안하였다. ZNS SSD는 SSD 내부 주소 공간을 존(Zone)으로 구분하여 제공하기 때문에 워크로드 분리의 장점과 존의 제한된 병렬성으로 인한 성능 저하의 단점을 동시에 가진다. 본 연구는 이러한 ZNS SSD를 활용해 1) 각 도커 컨테이너 별 요청 대역폭에 따라 독립적인 존을 할당하여 간섭을 예방하고, 2) 할당된 존에 체크포인팅 이미지 데이터를 분산하는 다중 존 스트라이핑을 도입하여 낮은 성능 한계를 극복하였다. 제안하는 기법은 리눅스의 체크포인팅 도구인 CRIU(Checkpoint / Restore In Userspace)의 인터페이스를 수정하여 구현하였다.
실험을 통해 두 가지 제안 기법을 평가한 결과, ZNS SSD 기반 독립 존 할당 기법은 전통적인 SSD에서 발생하는 성능 간섭을 완화하였다. 또한 다중 존 스트라이핑은 500MiB/s의 대역폭 요청에서 전통적인 SSD에 비견하는 성능을 보여주었다. 본 연구의 공헌은 도커 환경에서 성능 고립을 위해 ZNS SSD를 활용한 최초의 연구이며, 실제 하드웨어인 ZNS SSD를 활용하여 제안한 기법의 효과를 검증하였다는 것이다.
목차
국문초록 ⅰ목 차 ⅲList of Tables ⅳList of Figures ⅴⅠ. 서론 1Ⅱ. 관련 연구 4Ⅲ. 연구 동기 63.1 도커 컨테이너 체크포인팅 성능 간섭 63.1.1 도커 컨테이너 체크포인팅 63.1.2 도커 컨테이너 체크포인팅 성능 간섭 93.2 ZNS SSD의 성능 고립 133.2.1 Zoned Namespace SSD 133.2.2 전통적인 SSD와 ZNS SSD의 성능 분석 15Ⅳ. ZNS SSD 기반 체크포인팅 설계 및 구현 184.1 독립 존 할당 기법 설계 184.2 다중 존 스트라이핑 기법 설계 214.3 ZNS-CRIU 구현 25Ⅴ. 실험 결과 및 분석 315.1 실험 환경 315.2 실험 결과 325.2.1 독립 존 할당을 통한 성능 고립 평가 325.2.2 다중 존 스트라이핑 성능 향상 평가 35Ⅵ. 결론 37참고문헌 38Abstract 40
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