RocksDB is a high-performance key-value storage engine which offers a variety of features. Applications may adjust options to use the key-value store optimized for their purpose. RocksDB needs a background job called compaction. Compaction is an operation to remove duplicate or unnecessary records and improve lookup performance. If background jobs are delayed for too long, the latency of the user request may increased rapidly. This is called a latency spike. Many studies have been proposed so far to improve databases by changing the internal structure. However, these studies significantly changed the internal structure, resulting in high implementation cost and incompatible with existing databases. In addition, designs for special hardware are difficult to use universally. In this work, we analyze the operation and effect of subcompaction. Subcompaction is one of the features of RocksDB. Subcompaction improves compaction by distributing the compaction process using multiple threads. According to our observations, we found that the subcompaction reduces compaction latency by an average of 49\% and increased the throughput by up to 30\%. In addition, subcompaction mitigates the performance bottleneck caused by the slow background jobs by utilizing the CPU 18\%p more on average. Subcompaction is the original feature of RocksDB that improves background jobs at a low cost without compatibility and universality issues.
RocksDB는 다양한 기능들을 제공하는 고성능 키밸류 스토리지 엔진이다. 어플리케이션들은 옵션을 조정해서 자신에게 최적화된 키밸류 저장소를 사용할 수 있다. RocksDB는 컴팩션을 필요로 한다. 컴팩션은 중복되거나 필요없는 레코드를 제거하고 탐색 성능을 높이는 백그라운드 동작이다. 그러나 백그라운드 동작이 오랜시간 지연되면 사용자 요청의 지연시간을 급증시킬 수 있다. 이를 지연시간 스파이크라고 한다. 이전 연구들은 데이터베이스 구조를 변경하여 성능을 개선했다. 그러나 구조 변경은 구현비용이 높고 기존 데이터베이스와 호환이 불가능하게 한다. 또한 특별한 하드웨어를 위한 디자인은 범용적으로 사용하기 어렵다. 본 연구는 RocksDB의 기능 중 하나인 서브컴팩션의 동작과 효과를 분석한다. 서브컴팩션은 컴팩션 과정을 다수의 쓰레드로 분산 처리하여 컴팩션 성능을 높인다. 우리는 서브컴팩션이 컴팩션 소요시간을 평균 49\% 감소시키고 성능을 최대 30\% 증가시키는 것을 확인했다. 또한 서브컴팩션은 CPU를 평균 18\%p 더 활용함으로써 RocksDB의 느린 백그라운드 동작으로 인한 병목을 완화했다. 서브컴팩션은 기존 RocksDB의 기능으로 호환성과 범용성 문제 없이 낮은 비용으로 백그라운드 동작의 성능을 향상시킨다.
