lsr: io_uring 기반의 차세대 디렉토리 리스팅 도구, 놀라운 성능과 효율 달성

핵심 기술: lsr은 Linux의 io_uring 비동기 I/O 인터페이스를 적극적으로 활용하여 기존 ls 명령어 및 다른 대체제들에 비해 월등히 빠른 디렉토리 리스팅 성능과 현저히 적은 시스템 콜 수를 달성하는 실험적인 디렉토리 리스팅 도구입니다.

기술적 세부사항:
* io_uring 기반 IO: 파일 시스템 접근(디렉토리 오픈, 속성/권한 파일 읽기, stat 호출 등)을 io_uring을 통해 비동기적으로 처리하여 시스템 콜 수를 대폭 감소시키고 성능을 향상시켰습니다. stat 호출 또한 배치(batch) 처리하여 효율을 극대화했습니다.
* Zig 언어 활용: Zig 언어의 StackFallbackAllocator를 사용하여 메모리 할당을 효율화하고, 라이브러리를 동적 링크 대신 정적 링크 방식을 채택하여 파일 크기를 줄이고 시스템 콜 수를 추가로 감소시켰습니다.
* 벤치마크 결과: 10개부터 10,000개의 파일이 있는 디렉토리에서 hyperfine을 이용한 벤치마크 결과, lsr은 기존 ls, eza, lsd, uutils ls 대비 실행 시간이 크게 단축되었습니다. 예를 들어 10,000개 파일 환경에서 lsr은 22.1ms를 기록한 반면, ls는 38.0ms, eza는 40.2ms였습니다.
* 시스템 콜 절감: strace -c를 통한 시스템 콜 집계 결과, lsr은 10,000개 파일 환경에서 최대 848회의 시스템 콜을 사용한 반면, ls는 최대 30,396회, 다른 대체제들은 수천에서 십만 회 수준으로, lsr이 최소 10배 이상 적은 시스템 콜을 사용함을 보여줍니다.
* 처리 과정: lsr은 인자 파싱, io_uring을 활용한 데이터 수집(주요 IO 발생), 데이터 출력의 세 단계로 디렉토리 내용을 처리합니다. mmap 시스템 콜 사용도 최소화했습니다.
* 기능적 특징: locale 지원은 없지만, GNU ls 대비 작은 파일 크기(ReleaseSmall 빌드 79.3KB vs 138.7KB)를 가지며, 정렬 작업이 전체 시간의 약 30%를 차지합니다.

개발 임팩트:
* io_uring의 강력한 성능을 입증하며, 특히 대규모 파일 환경이나 IO 집약적인 서버 환경에서 큰 성능 개선 효과를 기대할 수 있습니다.
* 시스템 콜 수를 획기적으로 줄여 시스템 자원의 효율적인 사용을 가능하게 합니다.
* Zig 언어의 장점을 활용하여 간결하고 효율적인 실행 파일을 생성할 수 있음을 보여줍니다.

커뮤니티 반응:
* io_uring을 활용한 BFS 프로젝트와의 비교, tim 도구를 이용한 성능 측정 제안 등 기술적인 논의가 활발하게 이루어졌습니다.
* C++에서 Zig로 포팅하는 것의 용이성과 C/C++ 바인딩 지원의 필요성에 대한 의견이 있었습니다.
* NFS 환경에서의 lsr 성능, 특히 불안정한 네트워크 환경에서의 io_uring의 이점과 에러 처리 방식에 대한 궁금증이 제기되었습니다.
* syscall 호출 수 감소 대비 속도 개선율이 높지 않은 이유(VDSO, io_uring 자체의 오버헤드)에 대한 분석과 함께, 실질적인 시간 절감보다 기술적 탐구에 더 큰 의미를 부여하는 개발자의 견해가 있었습니다.
* eza와 같은 컬러링 및 아이콘 지원의 필요성, bat와 같은 현대적인 대체제와의 비교, LS_COLORS/dircolors 표준 방식 구현의 중요성에 대한 의견이 있었습니다.
* NVMe 성능과 io_uring 연관성, CLI 툴의 비동기 이벤트 기반 모델 채택의 어려움, io_uring의 초기 보안 이슈 등이 언급되었습니다.