• 정보과학회 논문지
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• 제43권2호
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• pp.177-185
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• 2016

본 논문에서는 NVRAM과 DRAM으로 구성된 SSD의 쓰기 버퍼 구조 및 제안된 쓰기 버퍼 구조에 적합한 이중 쓰기 버퍼 알고리즘을 제안한다. 읽기/쓰기 작업이 혼합된 일반적인 워크로드에서 저장 장치의 성능을 향상시키기 위해서 읽기 작업에 의해 참조되는 페이지 또한 고려하였다. 그리고, NVRAM에 저장되는 쓰기 작업에 의해 참조된 페이지를 효율적으로 관리하여 낸드 플래시 메모리에서 발생하는 삭제 연산의 횟수를 감소시켜 SSD의 수명을 연장하였다. 우리는 실험을 통해 제안하는 쓰기 버퍼 알고리즘이 버퍼 적중률을 최대 116.51% 향상시켰으며, 낸드 플래시 메모리에서의 삭제 연산의 횟수를 최대 56.66% 감소시킬 수 있었다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제14권2호
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• pp.215-222
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• 2013

낸드 플래시 기반 SSD는 HDD와 비교하여 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 임의 접근 쓰기 요청은 임의 접근 읽기 요청이나 연속 접급 쓰기와 읽기에 비하여 SSD의 접근성을 떨어뜨리고 수명을 단축시키는 문제점을 발생시킨다. 이런 문제점을 해결하기위해 SSD 내부에서는 낸드 플래시 메모리의 일부분을 로그 블록으로 관리하는 기법과 DRAM 혹은 비휘발성 메모리를 쓰기 버퍼로 관리하는 기법들이 제안되었다. 하지만 지금까지 로그 블록 관리와 쓰기 버퍼 관리는 다른 계층에서 연구되어왔다. 즉 로그블록 관리는 쓰기 버퍼의 상태를 고려하지 않았고 또한 쓰기 버퍼 관리 기법도 로그 블록의 상태를 고려하지 않았다. 본 논문에서는 처음으로 로그 블록과 쓰기 버퍼 사이의 관련성을 통해 두 계층의 통합관리의 필요성을 제시한다. 그리고 통합된 쓰기 버퍼 설계를 위해 세 가지 고려해야할 사항을 제공한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.313-315
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• 2012

SSD(Solid State Drives)에서는 쓰기 버퍼를 활용해 쓰기 연산의 횟수를 줄임으로써 입출력 성능향상을 가져오고, 부가적으로 삭제 연산이 줄어들어 수명 향상의 효과를 얻고 있다. 하지만 지금까지의 쓰기 버퍼 관련 연구에서는 SSD의 컨트롤러 구조를 모두 고려하지 못하고 있다. 이 논문에서는 쓰기 버퍼의 데이터 히트(HIT)율을 높이기 위한 방법으로 지금까지 고려하지 못했던 SSD 컨트롤러 구조 내 명령 큐(Command Queue)의 정보를 통해 가까운 미래에 도착할 쓰기 명령을 예측하고, 이를 기존 버퍼 관리 기법에 적용하는 방안을 연구한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.1-10
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• 2011

NAND 플래시 메모리는 저전력, 저렴한 가격, 그리고 대용량임에도 불구하고 페이지 단위의 쓰기 및 블록 단위의 지우기 연산은 큰 문제점을 가지고 있다. 특히 NAND 플래시 메모리 특성상 덮어쓰기가 불가능하므로 쓰기동작 후 수반되는 지우기 동작은 전체 성능저하의 원인이 된다. 기존의 NAND 플래시 메모리를 위한 SRAM 버퍼는 간단하면서도 NAND 플래시 메모리의 쓰기 동작을 효과적으로 줄여줄 수 있을 뿐 아니라 빠른 접근 시간을 보장 할 수 있다. 본 논문에서는 작은 용량의 SRAM을 이용하여 NAND 플래시 메모리의 가장 큰 오버헤드인 지우기/쓰기 동작을 효과적으로 줄일 수 있는 버퍼 관리 시스템을 제안한다. 제안된 버퍼는 큰 페칭 크기를 가지는 공간적 버퍼와 작은 페칭 크기를 가지는 시간적 버퍼인 완전연관 버퍼로 구성된다. 시간적 버퍼는 공간적 버퍼에서 참조된작은 페칭을 가지며, NAND 플래시 메모리에서 쓰기 및 지우기 수행시 시간적 버퍼내에 존재하는 같은 페이지 혹은 블록에 포함된 페칭 블록을 찾아 동시에 처리한다. 따라서 NAND 플래시 메모리에서 쓰기 및 지우기 동작을 획기적으로 줄였다. 시뮬레이션 결과에 따르면 제안된 NAND 플래시 메모리 버퍼 시스템은 2배 크기의 완전연관 버퍼에 비해 접근 실패율 관점에서는 높았지만, 쓰기 동작과 지우기 동작은 평균적으로 각각 58%, 83% 정도를 줄였으며, 결론적으로 평균 플래시 메모리 접근 시간은 약 84%의 성능 향상을 이루었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.129-134
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• 2015

본 논문에서는 스마트폰 앱의 파일 접근 중 상당 부분이 1회성 쓰기 참조라는 것을 분석하고 이러한 특성을 고려한 버퍼캐쉬 관리 기법을 제안한다. 버퍼캐쉬는 여러 번 참조되는 파일 데이터를 스토리지 접근 없이 메모리에서 처리하여 성능 개선을 도모하지만, 쓰기 참조가 발생한 경우에는 짧은 시간 내에 스토리지에 직접 반영하여 시스템 크래쉬에 대비한다. 제안하는 기법은 1회의 쓰기만 발생한 캐쉬 데이터의 경우 스토리지 반영 직후 버퍼캐쉬에서 쫓아내어 캐쉬의 공간 효율을 높인다. 다양한 스마트폰 앱에 적용한 시뮬레이션 실험 결과 제안하는 기법은 기존 버퍼캐쉬 관리 기법에 비해 캐쉬적중률을 5-33% 향상시키고, 전력소모를 27-92% 줄일 수 있음을 보인다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권8호
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• pp.947-953
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• 2015

PRAM은 바이트 단위의 쓰기와 비휘발성의 특징을 모두 가지고 있으며, DRAM보다 높은 밀 집도가 기대되기 때문에 DRAM을 대체할 수 있을 것으로 예상된다. 이에, PRAM 기반의 버퍼 캐시 교체정책에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 대부분의 기존 연구는 PRAM의 수명 및 느린 쓰기 성능에만 집중함으로써 PRAM의 바이트 단위의 쓰기 성능을 제한적으로 이용한다. 이에, 본 논문에서는 PRAM의 바이트 단위의 쓰기 성능과 스토리지의 성능을 모두 고려한 새로운 버퍼 캐시 교체 정책을 제안 한다. 제안 기법은 바이트 단위의 쓰기 성능을 이용하기 위해 작은 크기의 쓰기 요청이 빈번한 페이지를 PRAM에 유지시키며 DRAM과 PRAM사이의 선택적 페이지 이동을 통해 PRAM의 쓰기 횟수를 감소시킨다. 실험 결과, 제안 기법은 CLOCK 알고리즘에 비해 최고 92%까지 PRAM의 쓰기 횟수를 감소시키고 PRAM 테스트 보드에서 최대 62%까지 수행시간을 향상시키는 것을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권2호
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• pp.247-251
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• 2010

최근 등장한 비휘발성 속성과 램의 속성을 동시에 제공하는 스토리지 클래스 메모리(SCM)는 스토리지 시스템의 입출력 성능과 안정성 향상을 위한 시스템 소프트웨어 연구에 있어 새로운 가능성을 열어준다. 이에 본 연구에서는 트랜잭션 단위 쓰기를 보장하는 SCM 버퍼 캐시를 통하여 스토리지 시스템의 안전성과 성능을 동시에 향상 시키는 한편 시스템 붕괴 시 즉각적인 복구를 가능하게 한다. 본 연구에서 제안하는 트랜잭션 단위 쓰기를 보장하는 SCM 버퍼 캐시 기법은 리눅스 저널링 블록 디바이스(JBD)의 트랜잭션 메커니즘을 기반으로 하므로 JBD 만큼의 안정성을 제공 한다. 동시에 실제 시스템에서의 성능 평과 결과에서 트랜잭션 단위 쓰기를 보장하는 SCM 버퍼 캐시를 적용한 EXT3 파일 시스템은 높은 수준의 안정성을 보장하는 동시에 최소한의 안정성만을 제공하는 파일시스템보다 더 좋은 수행성능을 보여주었으며, 시스템 붕괴 시 시스템을 즉각적(약 0.2초)으로 복구함을 보여주었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권9호
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• pp.634-641
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• 2006

플래시 메모리는 비휘발성이며 빠른 I/O 처리 속도와 같은 많은 장점들이 있으나, in-placeupdate가 불가능하고 읽기/쓰기/지우기 작업의 속도가 다르다는 단점을 지니고 있다. 버퍼 캐시를 통해 플래시 메모리 기반 저장장치의 성능을 향상시키기 위해서는 수행 속도가 느림은 물론 지우기 작업의 수행 횟수에 직접적인 영향을 끼치는 쓰기 작업의 횟수를 줄이는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 기존의 LRU 버퍼교체 정책에 not-cold-dirty-page에 대한 교체를 지연하는 알고리즘을 적용한 새로운 버퍼교체 정책(LRU-Dirty Page Later-Cold Detection, 이하 LRU-DPL-CD)을 제시하고 성능을 분석한다. 트레이스 기반 시뮬레이션 실험에서 LRU-DPL-CD는 버퍼 적중률의 큰 감소 없이 쓰기 작업과 지우기 작업의 횟수를 감소시켰으며, 그 결과 전체 플래시 메모리의 I/O 수행속도가 증가하는 결과를 보였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제18A권4호
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• pp.135-142
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• 2011

본 연구는 플래시 메모리 기반의 고성능 SSD (Solid State Disk) 구조를 위하여 디스크 참조 특성에 적응적으로 구동하는 효율적인 버퍼 구조와 구동 기법을 설계한다. 기존 SSD는 삭제동작 횟수의 제약은 물론 읽기와 쓰기 동작에 대하여 비대칭적인 성능을 보이는 특징을 갖고 있다. 이러한 삭제동작 횟수와 쓰기 동작의 지연시간을 최소화 하기 위해서는 다중 플래시 메모리 칩들에 대해 쓰기 동작은 병렬적으로 수행하는 정도를 최대화하여 운영하여야 한다. 따라서 플래시 메모리 칩들에 대한 인터리빙 레벨 (interleaving level)을 최대화 하기 위하여, 본 논문에서는 혼합 위치 사상 기법 (hybrid address mapping)과 슈퍼 블록 (super-block) 기반의 SSD 구조에 대하여 성능 증대와 증가된 장치 수명을 제공하기 위한 효율적 버퍼 구조를 제안한다. 제안한 버퍼구조는 응용 수행특성을 기반으로 최적의 임의/순차쓰기를 구분하며, 수행 성능에 중요한 순차쓰기 정도의 크기를 증대시키는 동적 융합 방법, 구동되는 버퍼구조와 사상 테이블의 효율적인 관리 구조를 설계하였으며, 이를 통해 기존의 단순한 버퍼 운영기법에 비하여 35%의 성능향상을 제공한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (A)
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• pp.261-266
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• 2006

최근 낸드 플래시 메모리는 임베디드 저장 장치로서 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라 플래시 메모리의 저장 용량의 대용량화로 하드 디스크를 대체하는 SSD(solid state disk) 같은 제품이 출시되고 있다. 플래시 메모리는 하드디스크에 비하여 저전력, 빠른 접근성, 물리적 안정성 등의 장점이 있지만 읽기와 쓰기의 연산의 불균형적인 비용과 덮어 쓰기가 안 되고 쓰기 전에 해당 블록을 지워야하는 부가적인 작업을 수행해야 한다. 이와 같은 특징은 플래시 메모리의 쓰기 성능을 저하 시키고 기존의 하드디스크를 대체하는 것을 어렵게 만든다. 이와 같은 플래시 메모리의 단점을 해결하기 위해서 본 논문에서 비휘발성 메모리와 플래시 메모리를 함께 사용하는 방법을 제안한다. 최근 MRAM, FeRAM, PRAM과 같은 차세대 메모리 기술의 발전과 배터리 백업 메모리의 가격 하락으로 인하여 비휘발성 메모리의 상품적 가치가 높아지고 있다. 하지만 아직까지 용량 대비 가격이 비효율적이기 때문에 소용량의 비휘발성 메모리를 활용하여 플래시 메모리의 쓰기 연산에 대한 단점을 보완하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 FTL 에서 비휘발성 메모리를 쓰기 버퍼로 이용한 여러 가지 버퍼 관리 정책을 실험하였고 각 관리 정책에 따른 플래시 메모리의 성능 향상을 측정하였다. 실험을 통하여 최대로 읽기의 횟수는 90% 감소, 쓰기 횟수는 33% 감소, 소거 횟수는 50% 감소 효과를 보였다.