한국정보과학회논문지:시스템및이론 (Journal of KIISE:Computer Systems and Theory)

한국정보과학회 (Korean Institute of Information Scientists and Engineers)
권호 표지

대용량 공유디스크 파일 시스템에 적합한 메타 데이타 구조의 설계 및 구현

Design and Implementation of a Metadata Structure for Large-Scale Shared-Disk File System

  • 이용주 (한국전자통신연구원) ;
  • 김경배 (한국전자통신연구원) ;
  • 신범주 (밀양대학교 컴퓨터 정보통신공학부)
  • 발행 : 2003.02.01
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

인터넷의 확산으로 대용량 멀티미디어 데이타에 대한 요구가 증가하고 있으며 이를 효율적으로 관리하기 위한 스토리지에 대찬 연구가 진행되고 있다. 기하급수적으로 늘어나는 스토리지에 대한 요구를 해결하기 위해서 제시된 방법중의 하나가 공유디스크 환경을 제공하는 SAN(Storage Area Network)이다. SAN은 fibre channel이라는 고속 전송망을 이용해서 고속의 저장장치를 위한 네트워크를 구성한 것이다. 하지만 저장장치 네트워크의 구성만으로는 스토리지에 대한 요구는 해결하였지만 이를 사용자에게 제공하기 위한 공유디스크 환경에서의 파일시스템에 대한 연구는 미진하다. 특히 기존에 제시된 로컬 파일 시스템, 분산 파일시스템에서는 공유디스크환경에 적합하지 않으며 대용량 스토리지에 적합한 메타 데이터 구조 측면에서의 설계는 부족한 실정이다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 공유디스크 환경에 적합한 메타 데이타 구조를 설계 및 구현하여 대용량 스토리지에 적합한 공유디스크 파일 시스템을 제시한다. 구현한 공유디스크 파일시스템은 SAN fabric에 참여하는 호스트들 사이의 균형적인 할당 블록을 주기 위한 파일시스템 레이아웃과 비트맵 관리기법, 대용량 파일을 위한 효율적인 익스텐트 기반의 SEMI FLAT구조를 제안하였으면, 대용량의 디렉토리를 사용할 수 있게 확장해싱을 이용한 2단계 디랙토리 관리 구조를 설계 및 구현하였다. 또한 리눅스 커널 상에서 제시한 메타 데이타 구조에 대한 구현에 필요한 구조 정보와 알고리즘을 제시하였으며. 성능의 우수성을 보이기 위해 리눅스 환경의 대표적인 파일 시스템인 EXT2, 공유디스크 환경의 GFS와의 성능을 파일 생성, 디렉토리 생성, I/O횟수 측면에서 비교하였다.

Recently, there have been large storage demands for manipulating multimedia data. To solve the tremendous storage demands, one of the major researches is the SAN(Storage Area Network) that provides the local file requests directly from shared-disk storage and also eliminates the server bottlenecks to performance and availability. SAN also improve the network latency and bandwidth through new channel interface like FC(Fibre Channel). But to manipulate the efficient storage network like SAN, traditional local file system and distributed file system are not adaptable and also are lack of researches in terms of a metadata structure for large-scale inode object such as file and directory. In this paper, we describe the architecture and design issues of our shared-disk file system and provide the efficient bitmap for providing the well-formed block allocation in each host, extent-based semi flat structure for storing large-scale file data, and two-phase directory structure of using Extendible Hashing. Also we describe a detailed algorithm for implementing the file system's device driver in Linux Kernel and compare our file system with the general file system like EXT2 and shard disk file system like GFS in terms of file creation, directory creation and I/O rate.

키워드

참고문헌

  1. R. Card, 'Design and Implementation of the Second Extended File system,' Proceedings of the First Dutch International Symposium on Linux, 1995
  2. Steven R. Soltis, Thomas M. Ruwart, Matthew T.O. Keefe,'The Global File System,' Proceedings of the 5th NASA Goddard Conf. On Mass Storage Systems and Technologies, College Park, MD, September 1996
  3. Kenneth W. et al., 'A 64-bit Shared Disk File System for Linux,' In The 7th NASA Goddard Conference on Mass Storage System and Technologies in cooperation with the 16th IEEE Symposium on Mass Storage Systems, San Diego, USA, March 1999 https://doi.org/10.1109/MASS.1999.829973
  4. Garth A. Gibson, David F. Nagle, William Courtright II, Nat Lanza, Paul Mazaitis, Mare Unangst, and Jim Zelenka, 'NASD scalable storage systems,' In Proceedings of the USENIX '99 Extreme Linux Workshop, June 1999
  5. Parallel Data Lab. Nasd home page, http://www.pdl.cs.cmu.edu/NASD/
  6. C. Jurgens, 'Fibre Channel: A Connection to the Future,' IEEE Computer, pp. 82-90, August. 1995 https://doi.org/10.1109/2.402088
  7. 김신우, 이용규, 김경배, 신범주, '대용량 파일 시스템을 위한 메타 데이타 구조 설계,' 한국정보과학회 추계 학술 발표 논문집, vol. 27, no. 2, pp.59-61, 숙명여자대학교, 2000.10
  8. 신범주, '네트워크 연결형 자료저장시스템(SANtopia) 소개,' 자료저장시스템 연구회 워크샵, pp.88-105, 2000.12
  9. Ronald Fagin, Jurg Nievergelt, Nicholas Pippenger, H. Raymond Strong, 'Extendible Hashing - A Fast Access Method for Dynamic Files,' ACM Transactions on Database Systems, Volume 4, No. 3, September 1979, pp. 315-334 https://doi.org/10.1145/320083.320092
  10. U. Vahalia, 'UNIX Internals: The New Frontiers,' Prentice Hall, 1996
  11. http://www.brocade.com/products/silkworm/silkworm_2400_2800/index.jhtml
  12. http://www.seagate.com/cda/products/discsales/marketing/detail/0,1081,326,00,html