고성능 저장 장치를 위한 블럭 입출력 서브시스템 최적화

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2012. 8. 염헌영.메모리 기술의 발달은 저장 장치 하드웨어의 발전을 가져오게 되었고, 이는 데이터 접근의 패러다임을 기계적 방식에서 전기적 방식으로 이동하게 만들었다. 그 결과, 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD)의 응답시간은 마이크로초 수준으로 줄어들게 되었다. 하지만 이러한 빠른 저장 장치의 등장에도 불구하고, 기존의 스토리지 스택은 그러한 새로운 장치의 속도를 따라올 수 없는 문제를 가지고 있는데, 그 이유는 스토리지 스택이 수십년간 매우 느린 디스크에 기반하여 최적화 되어왔기 때문이다. Fusion-IO 나 OCZ 와 같은 저장 장치 제조 회사들 은 자사의 고성능 저장 장치의 이점을 극대화하기 위해 최적화된 별도 의 스토리지 스택을 구현하기 시작했다. 이제 스토리지 시스템은 빠른 저장 장치의 낮은 응답 시간 특성을 최대한 이용할 수 있어야 한다는 도전에직면해있다. 본 논문에서는, 매우 낮은 응답 속도를 가지는 SSD의 성능을 최대한 이용할 수 있는 블럭 입출력 서브시스템의 6가지 타입에 대해 제안한다. 우리의 최적화 기법은 다음의 두가지로 요약할 수 있다1) 입출력 경로를 재디자인함으로써 개별 요청의 오버헤드를 줄이는 것, 2) 다수의 요청을 모아서 처리함으로써 개별 요청의 오버헤드를 가리는 것이다. 디바이스 폴링과 동기적 입출력 경로가 첫번째 기법에 해당하고, 비연속 요청을 하나의 I/O로 처리하는 것이 두번째 기법에 해당한 다. 기존의 일들이 불필요한 소프트웨어 계층을 제거하는데 초점을 두었던 것과는 달리, 우리는 적극적으로 기존의 소프트웨어 컴포넌트들 을 최적화하고 새로운 기능을 추가하여 낮은 응답속도와 높은 처리량 (throughput)을 달성할 수 있도록 하였다. 우리의 블럭 입출력 서브시스템은 리눅스 커널 2.6.32 기반으로 구현되었다. 실험 결과에 따르면, 동기적인 입출력 경로 (SyncPath)의 경우, 단일 쓰레드 기반 워크로드에서 약 3.3배 정도 소프트웨어 오버헤드를 줄일 수 있었고, 이중 버퍼링 (2Q)의 경우 다중 쓰레드 기반의 워크로드에서 4.4배 정도의 처리량 향상을 볼 수 있었다. 또한 혼합 입출력 경로 디자인 (HTM)의 경우 입출력 요청의 접근 패턴이나 타입과 상관없이 저장 장치의 성능을 87%∼100% 까지 이끌어 낼 수 있었다. 제안된 블럭 입출력 서브시스템 디자인은 매우 일반적이기 때문에 차세대 SSD가 등장할 시점에도 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대한다.I. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Motivation: Slow Software on Fast Hardware . . . . . . . . 3 1.2 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 II. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1 Trends in Storage Technology . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Analysis of I/O Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3 Optimization Techniques by I/O Subsystem . . . . . . . . . 13 III. Analyzing the Legacy of Disk-based I/O Subsystem . . . . . 15 3.1 Problem 1: High Software Latency . . . . . . . . . . . . . . 16 3.1.1 Interrupt Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.1.2 Delayed Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2 Problem 2: Low Random Throughput . . . . . . . . . . . . 20 3.2.1 Narrow Block I/O Interface . . . . . . . . . . . . . 20 3.2.2 Disk-oriented Configuration of I/O Subsystem . . . 22 IV. Design Exploration of I/O Subsystem . . . . . . . . . . . . . 25 4.1 Baseline Design: Asynchronous I/O Path and Interrupt . . . 26 4.2 Design 1: Making Entire I/O Path Synchronous . . . . . . . 26 4.3 New I/O Interface: Dispatching Discontiguous Block Requests in a Single I/O Request . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Design 2: Merging Discontiguous Block Requests Synchronously 30 4.5 Design 3: Merging Discontiguous Block Requests Asynchronously . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.6 Design 4: Choosing I/O Path Dynamically Based on a Request Property . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.7 Design 5: Including Upper Layer to Bridge Semantic Gap between VFS and Block I/O Subsystem . . . . . . . . . . . 38 4.8 Design 6: Using Double Buffering to Avoid Lock Contention 40 4.9 Design Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 V. Implementation Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.1 Block I/O Subsystem in Linux . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.2 New Storage Device Interface . . . . . . . . . . . . . . . . 47 VI. Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.1 Latency Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.2 Microbenchmark 1: Iozone . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.3 Microbenchmark 2: Fio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.4 Macrobenchmark 1: Postmark . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.5 Macrobenchmark 2: TPC-C . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.6 Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.7 CPU Utilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.8 Temporal Merge Count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 VII. RelatedWork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 7.1 Software Stack Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7.1.1 Network I/O Subsystem . . . . . . . . . . . . . . . 65 7.1.2 Block I/O Subsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.2 Exploiting Device Functionality . . . . . . . . . . . . . . . 68 7.3 Extending Device Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 VIII. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Docto

돼지 슬관절 자기공명영상에서 대퇴 연골의 지방억제 T2 map 기법 :

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과 영상의학 전공, 2016. 2. 홍성환.Purpose: To investigate the effect of fat suppression on T2 mapping of the articular cartilage in porcine knee joint at MR imaging. Materials and Methods: Eleven porcine knee joints were harvested en bloc with intact capsules and surrounding muscles. We performed T2 mapping of articular cartilage in the medial femoral condyle with (FST2) and without (cT2) fat suppression in sagittal plane with two frequency encoding directions: from superior to inferior (SI) and from inferior to superior (IS). Consequently, four types of T2 map were obtained: FST2-SI, FST2-IS, cT2-SI and cT2-IS. Two observers measured T2 values of the medial femoral condyle cartilage at four regions including anterior oblique, central horizontal, posterior oblique and posterior vertical portions. Results: There was no significant difference of mean T2 values between FST2-SI and FST2-IS at all regions (p = 0.165, 0.873, 0.077, 0.483, respectively). Mean T2 values of cT2-SI were, however, significantly lower than those of cT2-IS at three regions (p = 0.057, 0.033, <0.001, 0.019, respectively). Coefficient of variation (CV) values between two FST2 maps were lower than those between two cT2 maps in all four regions (17.91-25.57 vs. 25.51-78.72). In addition, ICC between two FST2 maps was higher than that between two cT2 maps (0.276-0.800 vs -0.032-0.455) at three regions except the central horizontal region. Conclusion: Frequency encoding direction greatly affects T2 values of the articular cartilage in conventional T2 mapping. In comparison with conventional T2 mapping, fat-suppressed T2 mapping provides more reproducible T2 values of the articular cartilage by eliminating chemical shift artifact.Introduction 1 Materials and Methods 2 Results 5 Discussion 7 Reference 11 Abstract in Korean 23Maste

Analysis of Sony corporations operation strategy

Thesis(masters) --서울대학교 경영전문대학원 :경영학과(SNUGlobal MBA전공),2010.8.Maste