빠른 SSD는 소프트웨어가 수행할 작업을 지시하는 만큼만 빠릅니다. KAIST 연구원들은 운영체제가 새로운 유형의 플래시 스토리지를 방해하고 있다는 사실을 발견하고 이를 해결하기 위해 GAZE라는 파일 시스템 기술을 구축했습니다.
EurekAlert는 원유집 교수가 이끄는 팀이 프라하에서 열린 ACM SOSP 2026에서 연구 결과를 발표했다고 보고했습니다.
ZNS 플래시 스토리지 속도를 저하시키는 것은 무엇입니까?
플래시 드라이브는 기존 데이터 위에 새 데이터를 쓸 수 없습니다. 공간을 재사용하려면 드라이브는 보관할 가치가 있는 데이터를 새로운 장소에 복사하고 나머지는 지워야 합니다. 이러한 관리 작업을 가비지 수집이라고 합니다.
KAIST 팀은 드라이브를 각각 기가바이트의 데이터를 저장할 수 있는 큰 영역으로 분할하는 ZNS 스토리지에 중점을 두었습니다. 이는 드라이브를 단순하게 유지하지만 훨씬 더 작은 영역을 청소하기 위해 구축된 파일 시스템을 직접 정리합니다.
팀의 테스트에서 단일 1GB 영역을 정리하는 데는 약 1.7초가 걸렸으며, 이는 2MB 섹션을 정리하는 것보다 283배 더 오래 걸렸습니다. 새로운 쓰기가 전체 시간 동안 대기 중이었습니다. 이상하게도 지연의 70% 이상이 드라이브보다는 어떤 데이터가 아직 유효한지 확인하고 메모리를 처리하는 등 CPU 작업에서 발생했습니다.
GAZE는 정리 문제를 어떻게 해결합니까?
GAZE는 정리를 네 개의 중첩 단계로 분할하므로 마지막 데이터를 쓰는 동안 다음 데이터 배치를 읽습니다. 또한 메모리를 하나씩 요청하는 대신 미리 정리할 수 있도록 메모리를 예약합니다. 한편, 메모리에 잠시 저장될 수 있는 쓰기는 더 이상 정리가 완료될 때까지 기다리지 않습니다.
GAZE는 표준 설정과 ZNS+ 및 P-GC와 같은 이전 수정 사항에 비해 최대 3배의 성능을 제공했으며 정리 시간을 약 1/3로 단축했습니다. 특별한 하드웨어가 필요하지 않으며 드라이브에 데이터가 저장되는 방식을 변경할 필요도 없습니다.
원 교수는 “이번 연구는 고속 플래시 저장장치의 활용을 방해하는 운영체제 병목 현상을 완전히 제거했다는 점에서 의의가 있다”고 말했다.
이는 프로세서가 적시에 데이터를 필요로 하고 유휴 상태인 동안 효율성이 떨어지는 AI 추론에 가장 중요합니다. GAZE가 데이터 센터에 도달하면 이미 비용을 지불한 빠른 스토리지가 마침내 최대 속도를 제공할 수 있습니다.
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