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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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NoSQL 어플리케이션 중 인메모리 기반 데이터베이스(예: Redis)는 낮은 접근 지연시간을 갖는 메모리(DRAM)에 모든 데이터를 저장하여 빠르게 데이터를 처리하지만 메모리 용량의 제약이 있다. 반면, 스토리지 기반 데이터베이스(예: RocksDB)는 대용량 스토리지에 많은 데이터를 저장하는 것이 가능하지만 DRAM 보다 더 높은 접근 지연시간과 낮은 대역폭으로 인해 인메모리 데이터베이스 대비 처리 성능이 낮다.
스토리지 기반 데이터베이스에 주로 사용되는 SSD는 하나의 셀에 재기록할 수 있는 한계값이 존재한다. 또한 내구성에 따라 가격 차이가 존재하며, 가격은 저렴하지만 내구성이 낮은 SSD의 사용은 잦은 장비 교체로 인해 total cost of ownership(TCO) 증가를 초래한다.
이러한 저장장치들의 한계점을 극복하기 위한 한 가지 해결책으로 DRAM 대비 대용량 특성을 가지고, SSD에 비해 저지연시간과 고내구성을 갖는 차세대 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM)가 연구 및 개발되고 있다. 본 연구에서는 블록 디바이스인 NVM을 효율적으로 사용하기 위해 Redis와 RocksDB를 함께 사용하는 플랫폼에 read cache와 write buffer 역할이 모두 가능한 Redis cache를 구현하여 실험을 진행하였다. 이를 통해 SSD로 접근하는 읽기 및 쓰기 횟수를 줄임으로써 데이터베이스의 성능을 높이고 SSD 수명이 향상됨을 보인다.
본 논문은 가상의 NVM을 모사한 testbed에서 NVM을 구성하기 전과 후의 데이터베이스 성능 및 SSD write 횟수 변화량을 관측한다. Yahoo! Cloud Serving Benchmark(YCSB)를 통해 Redis cache 사용 여부에 따른 성능을 비교하였을 때 데이터베이스의 성능은 최대 49%의 성능 향상하고, 하나의 쿼리가 처리되는 지연시간은 최대 33% 감소함을 보였다. 또한 SSD 쓰기량은 Redis cache를 사용하지 않는 데이터베이스 대비 최대 7.3배 감소함을 확인하였으며, 이를 통해 NVM의 유효성을 검증하였다.
스토리지 기반 데이터베이스에 주로 사용되는 SSD는 하나의 셀에 재기록할 수 있는 한계값이 존재한다. 또한 내구성에 따라 가격 차이가 존재하며, 가격은 저렴하지만 내구성이 낮은 SSD의 사용은 잦은 장비 교체로 인해 total cost of ownership(TCO) 증가를 초래한다.
이러한 저장장치들의 한계점을 극복하기 위한 한 가지 해결책으로 DRAM 대비 대용량 특성을 가지고, SSD에 비해 저지연시간과 고내구성을 갖는 차세대 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM)가 연구 및 개발되고 있다. 본 연구에서는 블록 디바이스인 NVM을 효율적으로 사용하기 위해 Redis와 RocksDB를 함께 사용하는 플랫폼에 read cache와 write buffer 역할이 모두 가능한 Redis cache를 구현하여 실험을 진행하였다. 이를 통해 SSD로 접근하는 읽기 및 쓰기 횟수를 줄임으로써 데이터베이스의 성능을 높이고 SSD 수명이 향상됨을 보인다.
본 논문은 가상의 NVM을 모사한 testbed에서 NVM을 구성하기 전과 후의 데이터베이스 성능 및 SSD write 횟수 변화량을 관측한다. Yahoo! Cloud Serving Benchmark(YCSB)를 통해 Redis cache 사용 여부에 따른 성능을 비교하였을 때 데이터베이스의 성능은 최대 49%의 성능 향상하고, 하나의 쿼리가 처리되는 지연시간은 최대 33% 감소함을 보였다. 또한 SSD 쓰기량은 Redis cache를 사용하지 않는 데이터베이스 대비 최대 7.3배 감소함을 확인하였으며, 이를 통해 NVM의 유효성을 검증하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 1 절 연구 동기 1제 2 절 관련 연구 4제 3 절 연구내용 5제 2 장 키-밸류 스토어 동작 분석 7제 1 절 Redis 7제 2 절 RocksDB 10제 3 절 Redis with RocksDB 12제 3 장 SSD 수명 향상 및 시스템 성능 향상을 위한 NVM 캐시 기능 구현 14제 1 절 NVM의 효율적 활용 방안 14제 2 절 Persistent read cache 161. 캐시 파일 구성 172. Metadata 구성 18제 3 절 Redis cache 191. Redis cache 구조체 202. Redis cache 구현 22제 4 장 실험 및 결과 25제 1 절 실험 환경 25제 2 절 Throughput 비교 28제 3 절 SSD 쓰기 접근 횟수 비교 29제 5 장 결 론 32참고 문헌 33
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