We address a memory-efficient manycore-scalable distributed reference counter for scalable file access, Logical Distributed Counting(LODIC). The LODIC allocate the local counter on a per-process basis. The per-process based distributed counter design solves the excessive memory pressure and the counter query latency problems of the existing per-core based distributed counting design. The LODIC is designed to dynamically incorporate the three characteristics for reference counter: (i) the population of the object, (ii) the reference brevity, and (iii) the degree of sharing. The key ingredients of the logical distributed counting are Memory mapping, Counter Embedding, and Process-space based reverse mapping. Via mapping a file region to the process address space, LODIC can allocate the local counter at the process address space. With Counter Embedding, the logical distributed counting defines the local counters without the significant changes in the existing kernel code and without introducing significant memory overhead for the local counters. Exploiting the virtual memory segment allocation algorithm of the existing Linux kernel, the process-space based reverse mapping find the local counter of the physical page without the substantial overhead. Logical Distributed Counting increases the throughput by 80× against stock Linux in reading the shared file block. LODIC exhibits as good performance as the ideal scalable reference counter when applied to the NGINX (web server) application.
본 논문은 매니코어 환경에서 확장성을 갖는 메모리 효율적 논리 분산 카운터 기법(LODIC)에 관한 논문이다. 논리 분산 카운터는 프로세스 별로 지역 카운터를 할당한다. 프로세스 별 분산 카운터 설계는 기존의 코어 별 분산 카운터 설계가 갖는 높은 메모리 과부화와 긴 카운터 쿼리 지연시간 문제를 해결한다. 논리 분산 카운터는 참조 카운터의 3가지 특성 (i) 객체의 수, (ii) 짧은 참조 간격 그리고 (iii) 공유 정도를 반영하여 설계한다. 논리 분산 카운터의 핵심 요소는 메모리 매핑, 카운터 임베딩, 프로세스 공간 기반 역매핑이다. 파일 영역을 프로세스 주소 공간에 매핑함으로 논리 분산 카운터는 프로세스 주소 공간에 지역 카운터를 할당한다. 카운터 임베딩을 통해 논리 분산 카운터는 기존 커널 코드의 과도한 변경과 메모리 과부화 없이 지역 카운터를 할당한다. 기존 리눅스 커널의 가상 메모리 세그먼트 할당 알고리즘 이용한 프로세스 공간 기반 역매핑은 추가적인 과부화 없이 물리페이지의 지역 카운터를 찾는다. 논리 분산 카운터는 공유 파일 읽기에 대해 기존 리눅스 대비 80배 증가된 처리량을 보여준다. 논리 분산 카운터를 NGNIX(웹 서버) 어플리케이션 적용 시 이상적인 확장성을 갖는 참조 카운터만큼의 우수한 성능을 보여준다.
