김영재 교수, 박성용 교수

2021년-2025년 한국연구재단 중견연구자지원 과제 선정

김영재 교수(연구책임자), 박성용 교수(공동연구원)

컴퓨터공학과 김영재 교수(연구책임자)와 박성용 교수(공동연구원)의 연구과제 " ZNS SSD 기반 키-밸류 저장소를 위한 하드웨어/소프트웨어 공동 설계”가 2021년 상반기 한국연구재단 중견연구자지원 과제에 최종 선정되어, 2021년 3월 부터 2025년 2월까지 총 4년간 800,000,000원을 지원받게 되었다.

한국연구재단은 중견급 연구자 지원을 통해 우수 연구자의 학문적 역량을 강화시키고, 장기적인 창의적 연구가 가능하도록 중견연구자지원 과제를 매년 선정 지원하고 있다.

김영재 교수와 박성용 교수는 그 동안 정보통신기획평가원 (IITP)의 매니코어 기반 초고성능 스케일러블 OS 기초 연구 (매니코어에서 확장성을 제공하는 파일 시스템 개발 연구) 지원을 받은 바 있으며 이번 중견 연구 선정을 통해ZNS (Zoned Namespace SSD) 기반 키-밸류 스토어의 I/O 스택 재설계 및 최적화 연구를 지속적으로 수행할 수 있게 되었다.

연구 과제 내용 요약: 최근 인공지능 및 기계학습 기술이 각광을 받으며, 대규모 데이터를 활용한 고성능 빅 데이터 처리 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 대용량과 고성능을 동시에 제공해야하는 빅 데이터 처리 기술은 NVMe SSD를 기반으로 다양한 데이터 형식에 적용될 수 있는 Key-Value 인터페이스를 사용하여 개발되고 있다. 그러나 현재 Key-Value I/O Stack은 Key-Value Store(KVS)의 Compaction, File System(FS)의 Cleaning 그리고 SSD 내부의 Garbage Collection(GC) 등 중복된 기능으로 인해 쓰기 증폭 문제를 갖고 있다. 최근 이러한 쓰기 증폭 문제의 해결책으로 SSD내부의 GC를 제거하고 Sequential Write만을 허용하는 Zone을 사용한 Zoned Namespace(ZNS) SSD가 제안되었다.

차세대 SSD로 주목받는 ZNS SSD는 쓰기 증폭을 현저히 낮출 것으로 기대되지만 기존 SSD와 상이한 I/O Semantic으로 인하여 I/O Stack의 재설계가 불가피하다. 따라서, 본 연구는 ZNS SSD 하드웨어 프로토타입을 포함하며 ZNS SSD기반의 Key-Value I/O Stack 최적화 연구를 위해 Hardware/Software 공동 설계를 수행한다. <그림 1>은 기존 I/O 스택과 본 연구에서 제안하는 ZNS 기반 I/O 스택을 묘사한다.

김교수의 과제 선정 소감은 “반도체 기술의 발전으로 ZNS 디바이스가 출시 되었으며 이를 위한 기존 I/O 소프트웨어 스택 재설계가 매우 시급한 시점인데, 연구재단 연구지원을 통해 기존 파일 시스템과 비정형 데이터베이스 I/O 스택 최적화 연구를 수행할 수 있게 되어 매우 기쁘게 생각한다.”라고 밝혔다.