I/O Completion 실습

배경지식 → PAS 알고리즘 → 시뮬레이션 → DPAS → 커널 실습

2026-1 시스템최신기술
English

실습 개요

이 실습은 NVMe SSD의 I/O completion 기법을 단계적으로 학습합니다. 먼저 배경지식을 익힌 뒤, PAS 알고리즘의 원리를 이해하고, 시뮬레이터/에뮬레이터로 동작을 확인합니다. 이후 DPAS의 모드 전환 메커니즘을 학습하고, QEMU 가상 머신에서 실제 커널 레벨의 성능을 비교합니다.

논문: DPAS: A Prompt, Accurate and Safe I/O Completion Method for SSDs (USENIX FAST '26)

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배경지식: NVMe와 I/O Completion

NVMe SSD에서 I/O completion이 왜 중요한지, INT/CP/Hybrid 기법의 차이와 Linux 커널의 polling 지원 역사를 학습합니다.

읽기 자료 개념 학습
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PAS 알고리즘 소개

I/O completion의 네 가지 기법(INT, CP, LHP, PAS)을 비교하고, PAS의 binary feedback 기반 adaptive sleep 알고리즘을 학습합니다.

개념 학습 논문 읽기
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PAS 시뮬레이터 / 에뮬레이터

시뮬레이터(트래킹)와 에뮬레이터(피드백 반영)의 차이를 이해하고, PAS의 수렴 과정과 oversleep 영향을 확인합니다.

PAS 시뮬레이터 PAS 에뮬레이터
시뮬레이터 에뮬레이터 인터랙티브
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LHP 에뮬레이터

기존 Linux Hybrid Polling(LHP)의 epoch 기반 sleep 예측과 latency shelving 문제를 관찰합니다. PAS와의 차이를 비교합니다.

LHP 에뮬레이터 실행
인터랙티브 LHP vs PAS
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DPAS 소개

PAS의 한계(단일 모드)를 분석하고, DPAS의 런타임 모드 전환(PAS/CP/OL/INT) 상태 머신과 전환 조건을 학습합니다.

DPAS 상태 머신 sysfs 파라미터
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실습 환경 설정

QEMU 가상 머신 + Ubuntu 22.04 + Linux 커널 5.18 환경을 구축합니다. 호스트 OS에 따라 가이드를 선택하세요.

macOS Linux Windows
QEMU Ubuntu 22.04 커널 5.18
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DPAS 커널 실습

실제 커널에서 INT/CP/LHP/PAS/DPAS 다섯 가지 I/O completion 모드의 성능을 비교 벤치마크하고, DPAS 모드 전환을 확인합니다.

QEMU 커널 5.18 bench.sh fio

참고 자료