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NVMe 기반 리눅스 파일시스템(ext4, XFS, Btrfs)의 성능 비교 분석 연구
Comparative Performance Analysis of Linux Filesystems (ext4, XFS, and Btrfs) on NVMe Storage

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  • 발행기관
    국제차세대융합기술학회 바로가기
  • 간행물
    차세대융합기술학회논문지 KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제9권 12호 (2025.12)바로가기
  • 페이지
    pp.3384-3391
  • 저자
    박정규, 백영미
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A477029

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원문정보

초록

영어
We systematically compare ext4, XFS, and Btrfs on NVMe SSDs while holding hardware and workloads constant. By integrating block I/O (fio), metadata-intensive (fs_mark), and transactional (SQLite) tests, we quantify random-I/O latency (p50/p95/p99), 1 MB sequential bandwidth, file-creation throughput, and database execution time. The results show that ext4 minimizes tail latency, XFS achieves higher large-block throughput, and Btrfs lags in metadata-heavy workloads but offers built-in features such as snapshots and compression. Our findings empirically link filesystem design (journaling/CoW, allocation groups) to observed performance, providing guidance for workload-aware filesystem selection and future expansion to RAID and next-generation filesystems.
한국어
본 논문은 NVMe SSD 환경에서 ext4, XFS, Btrfs의 성능을 동일 하드웨어·워크로드 하에서 체계적으로 비교하였다. 블록 I/O(fio), 메타데이터 중심(fs_mark), 트랜잭션 기반(SQLite) 실험을 통합하여, 랜덤 I/O 지연 분 포(p50/p95/p99), 1MB 순차 처리량, 파일 생성 속도(files/sec), DB 실행 시간을 정량화했다. 결과적으로 ext4는 랜덤 I/O에서 안정적인 지연 특성을, XFS는 대용량 순차 쓰기에서 높은 처리량을, Btrfs는 메타데이터 작업에서 낮은 성능을 보였다. 다만 Btrfs는 스냅샷·압축 등 데이터 관리 기능을 본질적으로 제공하여 무결성 중심 환경에 서 선택지가 될 수 있다. 본 연구는 파일시스템 구조(저널링/CoW, AG 등)와 성능의 상관관계를 실험적으로 제시 함으로써, 워크로드 특성에 따른 실무적 선택 기준을 제공한다. 향후 RAID/장기부하 및 차세대 파일시스템으로 비교 범위를 확장할 예정이다.

목차

요약
Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 관련연구
Ⅲ. 실험 환경 및 방법
Ⅳ. 실험 결과 및 분석
4.1 4KB Random I/O 성능
4.2 1MB sequential I/O 처리량
4.3 메타데이터 중심 성능(fs_mark)
4.4 SQLite 트랜잭션 성능
4.5 요약
Ⅴ. 결론
REFERENCE

키워드

리눅스 파일시스템 NVMe SSD 성능 비교 분석 입출력 벤치마크 메타데이터 처리 Linux Filesystem NVMe SSD Performance Analysis I/O Benchmark Metadata Processing

저자

  • 박정규 [ Jung Kyu Park | 대진대학교 컴퓨터공학전공 교수 ]
  • 백영미 [ Youngmi Baek | 창신대학교 스마트팩토리학부 교수 ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    국제차세대융합기술학회 [International Next-generation Convergence technology Association]
  • 설립연도
    2017
  • 분야
    복합학>기술정책
  • 소개
    Ever since next generation convergence technology became one of the most important industries in the nation, computing professionals have encountered a growing number of challenges. Along with scholars and colleagues in related fields, they have gathered in avariety of forums and meetings over the last few decades to share their knowledge, experiences and the outcome of their research. These exchanges have led to the founding of the International Next-generation Convergence technology (INCA) on December 1, 2015. INCA was registered as an incorporated association under the Ministry of Information and Communications. The main purpose of the organization is to improve our society by achieving the highest capability possible in next generation convergence technology.

간행물

  • 간행물명
    차세대융합기술학회논문지 [The Journal of Next-generation Convergence Technology Association]
  • 간기
    월간
  • pISSN
    2508-8270
  • 수록기간
    2017~2026
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 506 DDC 606

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