CXDVirt: 저지연 커널 모듈 기반 CXL-SSD 에뮬레이션

CXL-SSD는 소규모 온디바이스 DRAM 캐시를 통해 NAND 규모의 용량에 대한 메모리 의미론적 접근을 약속하지만, 희소한 하드웨어로 인해 CXL-SSD 연구에서 에뮬레이션이 핵심입니다. 최신 에뮬레이터인 Cylon은 워크로드를 VM(가상 머신) 내에서 실행하며 DRAM 미스(miss)를 가로채 NAND 지연 시간을 주입합니다. 우리는 이 VM 메커니즘이 미스당 3$ ext{μs}$ 이상을 추가하여 고성능 NAND 읽기 지연 시간을 초과하고, 반복적인 VM 종료(exit)가 테일 미스 지연 시간을 수 배 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 우리는 VM을 완전히 제거한 커널 모듈 기반의 CXL-SSD 에뮬레이터인 CXDVirt를 제시합니다: 이 장치는 host devdax를 통해 노출되고, 히트(hits)는 MMU(메모리 관리 장치)를 통해 네이티브하게 실행되며, 사용자 정의 페이지 폴트 경로가 미스 시 NAND 지연 시간을 모델링합니다. CXDVirt는 CXL-SSD의 이중 모드 지연 시간 프로파일을 유지하면서 미스당 지연 시간을 1.41.6$ imes$ 감소시키고 (P99.9에서는 4.1$ imes$), 8개 스레드를 사용할 경우 미스 지연 시간이 단지 두 배가 되는 반면, Cylon은 QEMU의 전역 잠금(global lock) 때문에 89$ imes$ 증가합니다. CXDVirt는 NAND 트래픽이 없는 원격 DRAM과 5% 이내로 유지되는 반면, Cylon은 3.1~3.6$ imes$ 느리며, 구성 가능한 제거(eviction) 및 프리페치 정책 연구를 가능하게 합니다.