Journal of KIISE (정보과학회 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
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An Efficient Cleaning Scheme for File Defragmentation on Log-Structured File System

로그 구조 파일 시스템의 파일 단편화 해소를 위한 클리닝 기법

  • 박종규 (성균관대학교 소프트웨어대학) ;
  • 강동현 (성균관대학교 정보통신대학) ;
  • 서의성 (성균관대학교 소프트웨어대학) ;
  • 엄영익 (성균관대학교 소프트웨어대학)
  • Received : 2016.03.08
  • Accepted : 2016.03.22
  • Published : 2016.06.15
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Abstract

When many processes issue write operations alternately on Log-structured File System (LFS), the created files can be fragmented on the file system layer although LFS sequentially allocates new blocks of each process. Unfortunately, this file fragmentation degrades read performance because it increases the number of block I/Os. Additionally, read-ahead operations which increase the number of data to request at a time exacerbates the performance degradation. In this paper, we suggest a new cleaning method on LFS that minimizes file fragmentation. During a cleaning process of LFS, our method sorts valid data blocks by inode numbers before copying the valid blocks to a new segment. This sorting re-locates fragmented blocks contiguously. Our cleaning method experimentally eliminates 60% of file fragmentation as compared to file fragmentation before cleaning. Consequently, our cleaning method improves sequential read throughput by 21% when read-ahead is applied.

로그 구조 파일 시스템에서는 쓰기 작업을 처리할 때 새로운 블록들이 순차적으로 할당된다. 그러나, 다수의 프로세스가 번갈아가며 동기적 쓰기 작업을 요청할 경우, 파일 시스템 상에서는 각 프로세스가 생성한 파일이 단편화될 수 있다. 이 파일 단편화는 읽기 요청을 처리할 때 다수의 블록 I/O를 발생시키기 때문에 읽기 성능을 저하시킨다. 게다가, 미리 읽기 기능은 한 번에 요청되는 데이터의 양을 증가시킴으로써 성능 저하를 더욱 심화시킨다. 이에, 본 논문에서는 파일 단편화 문제를 해결하기 위해 로그구조 파일 시스템의 새로운 클리닝 기법을 제안한다. 제안 기법은 로그 구조 파일 시스템의 클리닝 과정 중 유효 데이터 블록을 아이노드 번호 순으로 정렬함으로써 한 파일의 데이터 블록들을 인접하게 재배치한다. 실험 결과, 제안한 클리닝 기법이 클리닝 전에 비해 약 60%의 파일 단편화를 제거하였고, 그 결과로 미리 읽기 기능을 적용했을 때 읽기 성능을 최고 21%까지 향상시키는 것을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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