우수국제학술대회 International Conference on Parallel Processing (ICPP) 2025
정규
발표 논문 채택
왼쪽부터 변홍수(석박통합과정), 유홍현(석박통합과정)
데이터 중심 컴퓨팅 및 AI 시스템 연구실(DISCOS)의 변홍수(공동 1저자), 유홍현(공동 1저자), 박성용 교수(교신저자)가 작성한 "Revisiting Multi-threaded Compaction in LSM-trees: Enabling
Compaction Pipelining"이 제54회 International Conference on Parallel Processing (ICPP 2025)에
게재 확정되었습니다.
최근 전 세계적으로 생성되는 데이터 볼륨이 수년 이내 수백 제타바이트(ZB)까지
증가할 것으로 예측되고 있습니다. 이에 따라 단일 SSD 저장장치의
용량 역시 테라바이트(TB) 수준을 넘어 페타바이트(PB) 수준으로
연구개발 및 발전이 이루어지고 있습니다. 하지만 SSD가
페타바이트 수준으로 확대됨에 따라 SSD 내부 메모리 크기의 한계, 파일시스템, 메타데이터 관리의 복잡성 증가 등 기존의 SSD를 사용하기 위한
소프트웨어 스택을 그대로 활용에는 여러 어려움이 발생하고 있습니다. 따라서 유저 스페이스에서 데이터를
직접 키-값 형태로 관리하는 기술이 주목받고 있으며, 이러한
배경에서 LSM-tree 기반 NoSQL 키-값 데이터베이스가 주목받고 있습니다.
LSM-tree 기반의 저장소는 빠른 쓰기 성능을 위해 데이터를 지속적으로
추가(append-only)하며, 이를 정기적으로 병합 및
재구성하는 과정을 컴팩션(compaction)이라 합니다. 컴팩션은
중복 데이터를 제거하고 저장소의 효율성을 유지하는 데 필수적입니다. 기존 LSM-tree 기반의 키-값 저장소는 현대적인 저장장치의 병렬성을
활용하기 위해 멀티스레드 컴팩션을 지원해왔으나, 의외로 멀티스레드 컴팩션의 실제 성능 향상 효과에 대한
면밀한 분석은 부족하였습니다.
본 연구팀은 기존 멀티스레드 컴팩션의 병렬화 한계를 분석하고, 이를
해결하기 위한 컴팩션 병렬화 전략인 DownForce를 제안하였습니다.
DownForce는 파이프라인 컴팩션을 통해 레벨 간 컴팩션 작업을 동시에 진행할 수 있게 하여 스레드 불균형을 해소하고 완전한 멀티스레드
컴팩션을 실현하였습니다.
그림 1
DownForce 컴팩션의 단계별 설명. (a) 1단계:
DownForce 컴팩션 실행 조건. (b) 2단계:
DownForce 컴팩션의 실행 관리. (c) 3단계: 내부적인 DownForce 컴팩션 수행 과정. (d) 4단계: 일관성을 보장하는 커밋
제안된 DownForce는 대표적인
LSM-tree 기반 키-값 데이터베이스인 RocksDB에
구현되었으며, 실험 결과 기존 방법 대비 스레드 병렬성이 평균
1.44배, 처리량이 최대 1.81배 향상되었습니다. 본 연구는 LSM-tree의 성능 병목 현상을 소프트웨어적인 접근만으로
효과적으로 개선할 수 있음을 입증하여 시스템 소프트웨어 연구적으로 큰 의미를 갖습니다.
변홍수, 유홍현 석박통합과정은
"기존 멀티스레드 컴팩션의 한계를 분석하고 극복하는 과정에서 많은 도전 과제가 있었지만, DownForce라는 효과적인 전략을 개발해 성능 향상을 입증하게 되어 매우 뜻깊게 생각합니다. 이번 연구에서도 여러 난관이 있었지만, 그만큼 문제를 해결하고 실제
성능 향상을 이뤄냈을 때의 보람과 성취감이 매우 컸습니다. 많은 학생들이 이러한 도전을 통해 시스템
소프트웨어 연구의 매력과 성취감을 경험할 수 있기를 바랍니다." 라고 소감을 전했습니다.
ICPP는 병렬 컴퓨팅 분야의 최신 연구 동향과 기술 혁신을 논의하는
권위 있는 국제 학회로, 올해는 2025년 9월 8일부터 11일까지
미국 샌디에고에서 개최됩니다. 또한 ICPP는 정보과학회 소프트웨어분야 우수학술대회, BK21 플러스
사업 CS 분야
우수국제학술대회(BK IF=2)에 등재되어 있습니다.
참고자료:
- The 54th International Conference on
Parallel Processing (ICPP 2025)
- Website : https://icpp2025.sdsc.edu/
- Paper : https://discos.sogang.ac.kr/file/2025/intl_conf/ICPP_2025_H_Byun.pdf
