NVMe SSD 기반 시스템에서 큐 구성에 따른 I/O 성능 분석 (I/O Performance Analyses for Queue Configuration in NVMe SSD-Based Systems)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 / 26권 / 1호 / 32 ~ 37페이지
· 저자명 : 송용주, 엄영익

초록

최근 저장장치의 I/O 성능이 크게 발전하면서 이를 활용하기 위한 멀티 큐 블록 계층 및 NVMe 디바이스 드라이버 계층이 제안되었다. 멀티 큐 블록 계층은 두 개의 계층으로 구성되며 각 계층은 멀티 큐 구조로 이루어진다. 첫 번째로 소프트웨어 큐는 I/O 요청을 병합 및 재배치하는 역할을 수행한다. 둘째로 하드웨어 큐는 디바이스 드라이버와 연결되어 I/O 요청을 전달하는 역할을 수행한다. NVMe 디바이스 드라이버 또한 다수의 큐로 구성되어 높은 확장성과 성능을 보장한다. 한편, 소프트웨어 큐는 CPU 코어의 수만큼 생성되는 반면 하드웨어 큐는 저장장치가 지원해줄 수 있는 만큼만 생성이 가능하다는 제약이 존재한다. 본 논문에서는 소프트웨어/하드웨어 큐의 비율을 변경해가며 I/O 처리 성능을 측정 및 분석해 보았다. 실험 결과, 소프트웨어 큐와 하드웨어 큐의 수를 동일하게 설정했을 때 대비 8:1의 비율로 구성한 경우, I/O 응답시간이 1.92배 수준까지 길어지는 것을 확인하였다.

영어초록

Recently, the performance of state-of-the-art storage devices has been increased considerably and, with this trend, the multi-queue block layer and NVMe device driver have been proposed. The multi-queue block layer is composed of two levels of queues and each level can contain multiple queues. Firstly, software queues can merge and schedule I/O requests. Secondly, hardware queues are mapped on the underlying device driver and deliver I/O requests to the storage devices.
The NVMe device driver also offers multiple queues for scalability and high performance. Software queues can be provided up to the number of CPU cores on the machine, whereas the number of hardware queues depend on storage capability. In this paper, we analyze the I/O performance by varying the ratio between the number of software queues and that of the hardware queues.
Experimental results show that the I/O latency increases by up to 1.92 times when the ratio between the two types of queues is set to 8:1, compared with the case of ratio 1:1.

참고자료

· 없음