With advances in ubiquitous environments, user demand for easy data-lookup is growing rapidly. Not only users but intelligent ubiquitous applications also require data-lookup services for a ubiquitous computing framework. This paper proposes a backward-compatible, searchable virtual file system (S-VFS) for easy data-lookup. We add search functionality to the VFS, the de facto standard abstraction layer over the file system. Users can find a file by its attributes without remembering the full path. S-VFS maintains the attributes and the indexing structures in a normal file per partition. It processes queries and returns the results in a form of a virtual directory. S-VFS is the modified VFS, but uses legacy file systems without any modification. Since S-VFS supports full backward compatibility, users can even browse hierarchically with the legacy path name. We implement S-VFS in Linux kernel 2.6.7-21. Experiments with randomly generated queries demonstrate outstanding lookup performance with a small overhead for indexing.
유비쿼터스 시대가 다가 옴에 따라 자료를 쉽고 빠르게 찾고자 하는 사용자의 요구가 급격히 증가하고 있다. 인터넷과 P2P가 대중화 되면서 사람들은 점점 더 많은 정보를 사용하고 저장하고 있다. 이에 맞추어 하드디스크의 용량도 10년에 100배 정도 씩 증가하고 있으며, 사용자는 자신이 원하는 파일이 정확히 어디에 있는지 기억해서 사용하기가 힘들어지고 있다. 구글 데스크탑, 네이버 데스크탑 서치와 같은 유틸리티들은 키워드 검색을 통해 원하는 파일을 좀 더 쉽게 찾게 해주는 대표적인 프로그램이다. 이외에도 부가 정보 등을 이용해 파일을 검색해서 이용하게 하려는 연구가 종종 있어 왔다. 하지만, 이러한 응용 프로그램 수준의 접근 방식은 부가적인 인덱싱 작업이 필요하며, 주기적인 인덱싱 작업 시간 동안 사용자는 기다려야 한다는 단점이 있다. 또한, 이들은 단독 유틸리티이기 때문에 다른 응용 프로그램이나 서비스와는 협업을 할 수 없다.
유비쿼터스 컴퓨팅에서는 응용 프로그램간, 서비스간 협업이 필수적이다. 상호 협동적인 저장 서비스는 이를 위해 유비쿼터스 프레임워크에서 기본적으로 제공해야 하는 서비스이다. 유비쿼터스 저장 서비스는 다양한 형태로 설계 및 구현되어 왔지만, 공통적으로, 분산되어 있는 장치간의 구조화된 자료의 이동 기능을 제공해야한다. 즉, 검색과 공유가 유비쿼터스 저장 서비스의 필수 요소이다. 저장 서비스를 구현하기 위해 기존의 프레임워크에서는 분산 파일 시스템으로 파일을 공유하고 DBMS를 이용해 검색을 하는 방법을 많이 택해왔다. 추가된 DBMS 층을 이용해 파일을 찾기 위해서 응용 프로그램들은 반드시 수정되어야 한다.
파일의 공유를 위해 많은 분산 파일 시스템들이 이미 제안되어 있고, 파일의 검색을 위한 다양한 시도도 있어 왔다. 시만틱 파일 시스템은 디렉토리 탐색 없이 파일을 찾고자 하는 첫 시도이며, Be 파일 시스템과 Logic 파일 시스템으로 발전되었다. 상업적으로는, 애플의 Spotlight와 마이크로소프트의 WinFS가 파일 검색을 지원하고 있다. 이들 파일 시스템 레벨 접근 방식은 공통적으로 실제 파일 시스템의 기본 사용 방법을 수정한다. 부가적인 정보 필드를 각 파일의 메타 데이터에 추가하고, 이를 인덱싱 해 둔다. 새로운 인터페이스를 기존의 `경로`와는 별도로 추가했고, 응용 프로그램들은 이를 이용하기 위해 수정되어야 한다. 이외에도, SQL의 문법을 모방한 새로운 검색 인터페이스는 파일 시스템 본래의 디렉토리 구조 자체는 검색을 할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 파일 시스템 자체에 검색 기능을 구현했기 때문에, 다른 파일 시스템에서 도입한 클러스터링, 그룹핑, 저널링 등의 성능 최적화 메카니즘을 사용하지 못한다. 이 논문은 파일 검색 기능은 가상 파일 시스템 수준에서 구현하는 것이 맞다는 컨셉에서 출발한다. 이 논문에서 제시하는 검색 가능한 가상 파일 시스템은 커널이 관장하는 모든 자료 공간을 검색 가능하게 한다.
앞선 검색형 파일 시스템들과 마찬가지로 S-VFS도 파일 검색을 위한 부가 정보를 사용한다. 사용자나 응용 프로그램들은 부가 정보를 파일에 할당하고 쿼리를 이용해 파일을 찾는다. 특징적인 것은, 기존 응용 프로그램 및 파일 시스템과의 호환을 위해 2가지 새로운 기능이 추가되었다는 점이다. 첫번째는 S-VFS를 사용하기 위한 새로운 쿼리 형식이다. S-VFS는 검색과 탐색을 위해 별도의 인터페이스를 두지 않고, 기존의 open/opendir 과 검색을 통합한다. 이 통합 인터페이스는 검색과 탐색을 동시에 지원하며 둘의 혼합 형태도 처리할 수 있다. parent 캐시가 처리 속도의 향상을 돕는다. 두 번째는 검색 결과를 표현하는 가상 디렉토리이다. 이 두가지 기능은 S-VFS의 검색 기능이 기존 응용 프로그램에 그대로 적용될 수 있도록 해 준다.
S-VFS는 부가 정보의 인덱스를 각 파티션 마다 관리한다. 인덱스는 /in-dex 디렉토리 밑에 일반 파일의 형태로 기록된다. 부가 정보도 또한 일반 파일로서 관리된다. 기존의 BeFS / LogicFS와 같은 접근 방식은 파일시스템의 i-node를 수정할 수 있지만, S-VFS는 하위호환성을 위해 일반 파일로서 간단히 기록한다.
S-VFS는 실제 리눅스 커널 2.6.7-21에 구현되어 테스트되었다. 실험은 임의로 생성된 쿼리를 통한 검색 시간 측정으로 행해졌으며, 인덱싱을 위한 약간의 오버헤드를 감수하면 좋은 검색 성능을 얻을 수 있었다.
