김진수 연구실
컴퓨터공학부 김진수
김진수 연구실은 컴퓨터공학부 소속으로, 운영체제와 스토리지 시스템, 그리고 플래시 메모리 및 임베디드 시스템 소프트웨어 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 차세대 저장장치(SSD, NVMe 등)의 성능과 신뢰성을 극대화하기 위한 운영체제 구조, 파일 시스템, I/O 스택, 커널-유저스페이스 통신 프레임워크 등 다양한 시스템 소프트웨어 기술을 개발하고 있습니다. 최근에는 RFUSE, NVMeVirt, Dotori 등 혁신적인 시스템 소프트웨어를 통해 실제 산업계와 학계 모두에서 주목받고 있습니다.
특히, 플래시 메모리 기반 저장장치의 효율적인 관리와 임베디드 시스템 소프트웨어 개발에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 플래시 메모리의 특성을 고려한 FTL, wear-leveling, 가비지 컬렉션, 데이터 압축 및 중복제거, 인덱싱 등 다양한 알고리즘과 시스템 구조를 제안하여, 모바일 기기, IoT, 스마트TV, 자동차 등 다양한 임베디드 환경에서의 성능과 내구성을 크게 향상시키고 있습니다. 또한, 모바일 시스템의 메모리 관리, 실시간 지원, 에너지 효율화 등 임베디드 운영체제의 핵심 이슈에 대한 연구도 활발히 진행 중입니다.
연구실은 대규모 데이터 환경에서의 분산 파일 시스템, 객체 스토리지, 아카이빙 시스템 등 고성능 컴퓨팅(HPC), 빅데이터, 인공지능 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 대용량·고속 데이터 처리 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업체와의 협업을 통해 상용 시스템에 적용되고 있으며, 다수의 특허와 기술이전, 정부 및 기업 지원 프로젝트를 통해 사회적·경제적 가치를 창출하고 있습니다.
김진수 연구실은 국제적 수준의 연구 역량을 바탕으로, USENIX, ACM, IEEE 등 세계적 학술대회 및 저널에 다수의 논문을 발표하고 있습니다. 또한, 학생 및 연구원들의 창의적 연구 역량 강화를 위해 다양한 산학협력, 산학연계 교육, 글로벌 연구 네트워크를 구축하고 있습니다. 이를 통해 차세대 시스템 소프트웨어 분야의 글로벌 리더를 양성하는 데 기여하고 있습니다.
향후에도 김진수 연구실은 운영체제, 스토리지, 임베디드 시스템, 차세대 메모리 및 스마트 스토리지 등 컴퓨터 시스템 소프트웨어 분야의 혁신을 선도하며, 학문적 성취와 산업적 실용성 모두를 추구하는 연구를 지속적으로 전개할 계획입니다.
Distributed Storage Systems
NVMe Device Emulator
Flash Translation Layers
운영체제 및 스토리지 시스템
김진수 연구실은 운영체제와 스토리지 시스템의 설계 및 최적화에 중점을 두고 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 차세대 저장장치인 SSD 및 NVMe 기반 스토리지의 성능과 신뢰성을 극대화하기 위한 운영체제 구조, 파일 시스템, I/O 스택, 커널-유저스페이스 통신 프레임워크 등을 개발하고 있습니다. 최근에는 RFUSE와 같은 현대적 사용자 공간 파일시스템 프레임워크를 통해 커널과 사용자 공간 간의 확장 가능하고 효율적인 통신 구조를 제안하며, 실질적인 시스템 성능 향상에 기여하고 있습니다.
스토리지 시스템 연구에서는 하드웨어와 소프트웨어의 경계를 넘나드는 혁신적인 접근법을 통해, 다양한 저장장치 환경에서의 데이터 관리, 성능 최적화, 내구성 향상, 에너지 효율성 증대 등을 목표로 하고 있습니다. 예를 들어, NVMeVirt와 같은 소프트웨어 정의 NVMe 에뮬레이터를 개발하여, 새로운 저장장치 아키텍처의 설계 및 평가를 위한 실험적 기반을 제공하고 있습니다. 또한, 분산 파일 시스템, 객체 스토리지, 아카이빙 시스템 등 대규모 데이터 환경에서의 효율적인 데이터 저장 및 접근 방법을 연구합니다.
이러한 연구는 고성능 컴퓨팅(HPC), 빅데이터, 인공지능 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 대용량·고속 데이터 처리의 기반 기술로 활용되고 있습니다. 연구실은 실제 산업계와의 협업을 통해 연구 결과를 상용 시스템에 적용하고 있으며, 국제 학술대회 및 저널에 다수의 논문을 발표하는 등 학계와 산업계 모두에서 높은 평가를 받고 있습니다.
플래시 메모리 및 임베디드 시스템 소프트웨어
플래시 메모리 기반 저장장치의 효율적인 관리와 임베디드 시스템 소프트웨어 개발 역시 김진수 연구실의 핵심 연구 분야입니다. 플래시 메모리는 모바일 기기, IoT, 임베디드 시스템 등 다양한 환경에서 널리 사용되고 있으나, 고유의 제약(예: in-place update 불가, 제한된 쓰기/삭제 수명 등)으로 인해 특화된 관리 기법이 필요합니다. 연구실은 플래시 메모리의 수명 연장, 성능 최적화, 에너지 절감 등을 위한 플래시 변환 계층(FTL), wear-leveling, 가비지 컬렉션, 데이터 압축 및 중복제거, 인덱싱 스킴 등 다양한 소프트웨어 기술을 개발해왔습니다.
특히, vStream-FTL과 같은 가상 스트림 관리 아키텍처, CFLRU와 같은 플래시 친화적 페이지 교체 알고리즘, 그룹 기반 wear-leveling 등은 플래시 메모리의 한계를 극복하고, 임베디드 시스템의 신뢰성과 성능을 크게 향상시키는 데 기여하였습니다. 또한, 모바일 시스템에서의 메모리 관리, 실시간 지원, 에너지 효율화 등 임베디드 운영체제의 다양한 이슈에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 스마트폰, 태블릿, 스마트TV, 자동차 전장 시스템 등 실제 임베디드 환경에서의 적용 가능성을 염두에 두고 진행되며, 관련 특허와 기술이전, 산업체 협력 프로젝트를 통해 실질적인 사회적·경제적 가치를 창출하고 있습니다. 더불어, 차세대 메모리 시스템과 하이브리드 메모리 구조, 스마트 스토리지 등 미래 지향적 연구도 지속적으로 확대되고 있습니다.
1
RFUSE: Modernizing Userspace Filesystem Framework through Scalable Kernel-Userspace Communication
조규진, 최재원, 권형준, 김진수
USENIX Conference on File and Storage Technologies, 202402
2
Empowering Storage Systems Research with NVMeVirt: A Comprehensive NVMe Device Emulator
김진수, Kim Sang-Hoon, Shim Jaehoon, Lee Euidong, Jeong Seongyeop, Kang Ilkueon
ACM TRANSACTIONS ON STORAGE, 202311
3
Dotori: A Key-Value SSD Based KV Store
김진수, Carl Duffy, 심재훈, 김상훈
International Conference on Very Large Databases, 202308
1
머신러닝 응용을 위한 스마트 분산 KV (Key-Value) 시스템 개발
