eBPF/XDP 기반 인-메모리 키-밸류 스토어 성능 분석
- Alternative Title
- Performance Analysis of eBPF/XDP-based In-memory Key-value stores
- Abstract
- 인-메모리 키-밸류 스토어는 오늘날 온라인 서비스의 데이터를 저장하는 핵심 구성 요소이다. 그러나 커널 네트워크 스택을 경유하면서 발생하는 오버헤드는 데이터 액세스 지연을 지나치게 증가시키는 요인이 된다.
본 논문에서는 프로그래머블 호스트 패킷 처리 기술인 XDP(eXpress Data Path)와 eBPF를 활용한 인-메모리 키-밸류 스토어를 설계하고 성능을 분석한다. XDP는 커널의 네트워크 인터페이스 카드 드라이버 수준에서 패킷을 처리하는 것을 가능케 하여 커널 네트워크 스택의 오버헤드를 회피할 수 있는 기회를 제공한다. 우리는 eBPF/XDP 기반 인-메모리 키-밸류 스토어의 성능을 널리 사용되는 인-메모리 키-밸류 스토어인 Redis와 비교하는 실험을 진행하였다. 실험 결과, eBPF/XDP 기반 인-메모리 키-밸류 스토어는 Redis에 비해 최대 24배 높은 처리량을 보였으며, 더 낮은 지연 시간을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
- Issued Date
- 2025
- Awarded Date
- 2025-02
- Type
- Dissertation
- Affiliation
- 성신여자대학교 일반대학원
- Department
- 일반대학원 컴퓨터학과
- Advisor
- 김규영
- Table Of Contents
- I. 서론 1
II. 배경 3
1. 키-밸류 스토어 3
2. 네트워크 스택 오버헤드 5
3. eBPF 7
1) BPF 검증기 8
2) BPF 맵 8
3) eBPF 훅 8
4. XDP 10
III. eBPF/XDP 기반 인-메모리 키-밸류 스토어 12
1. 해시 테이블 맵 12
2. 요청 처리 방법 14
1) 읽기 요청 14
2) 쓰기 요청 15
3) 요청 반환 15
IV. 성능 분석 16
1. 실험 환경 16
1) 테스트베드 16
2) 비교군 17
3) 워크로드 17
2. 실험 결과 18
1) 처리량 18
2) 지연 시간 20
3) 쓰기 비율의 영향 22
4) 데이터 크기의 영향 24
5) 스캔 비율의 영향 26
V. 논의 및 향후 연구 29
1. eBPF 제약사항 29
1) 정적 메모리 할당 29
2) 제한된 프로그래밍 30
2. 데이터 백업 32
VI. 관련 연구 33
VII. 결론 36
- Degree
- Master
- Publisher
- 성신여자대학교 일반대학원
- 파일 목록
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