• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권4호
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• pp.215-225
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• 2010

낸드 플래시 메모리를 이용한 SSD(Solid State Disk)는 하드 디스크를 대체할 매체로 주목받고 있다. SSD는 성능을 최대화 하기 위해 다수의 낸드 플래시 메모리를 병렬적으로 구성한다. 하지만 SSD에 하이브리드 매핑 기법을 적용할 경우 SSD의 특징으로 인해 성능 감소가 발생 가능하다. 본 논문에서는 SSD를 위한 페이지 매핑 기반의 WADPM (Workload-Aware Dynamic Page-level Mapping Scheme) 기법을 제안한다. WADPM은 필요한 매핑 정보만 RAM에 상주하며 또한 매핑 정보의 적중률에 따라 매핑 정보의 크기를 동적으로 변경시킨다. 이로 인해 페이지 매핑 기법의 단점인 매핑 테이블의 크기가 큰 것을 예방한다. 실험을 통해 WADPM 기법은 하이브리드 매핑 기법에 비해 최대 3.5배의 성능향상을 보이며, 매핑 테이블의 크기는 페이지 매핑 기법에 비해 최대 50%만 유지되는 것을 보인다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.11-18
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• 2021

SSD의 FTL에서는 호스트로부터 요청된 논리적 페이지 번호를 실제 기록된 플래시 메모리 페이지 번호로 매핑하는 작업을 한다. 매핑 정보를 관리하기 위해서 사용되는 RAM의 용량을 줄이는 것은 매우 중요하다. 기존의 요구기반 FTL에서는 매핑 정보도 플래시 메모리 페이지에 기록하고 그들의 주소만 RAM에 테이블로 관리하는 2단계 방법을 적용하였다. 그러나 SSD의 용량이 수십 테라바이트 수준으로 늘어나고 있으므로 이 방법만으로는 충분하지 않다. 본 논문에서는 소요되는 RAM의 용량을 획기적으로 줄이기 위해서 매핑 정보를 3단계로 관리하는 방법인 ML-FTL을 제안하고 그 성능을 평가하였다. 캐시를 적절히 활용함으로써 기존의 2단계 방법에 비해서 오버헤드가 늘어나는 정도가 미미하다는 것을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.31-38
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• 2015

Nowadays, large size flash memory drives with more than a couple of hundreds of gigabytes are common. This paper presents an efficient cache management scheme of flash translation layer, called TPC-FTL, for large size flash memory drives. Since flash drives of large size usually contain large size RAM, we can enhance the performance of page mapping cache by using more RAM for the cache. But if the size exceeds a threshold, the existing schemes are impractical for real devices, because the time for cache manipulation becomes too long. TPC-FTL manages the cache in translation page unit, not in logical page number unit used in existing schemes. Since a translation page covers a large number of logical page numbers (for example, 512 for 2KB size page), the number of cache elements can be reduced up to a practical level. A performance evaluation shows that average response time, an important performance measure, is better than existing schemes via the effect of utilizing spacial locality in addition to temporal locality.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제10권1호
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• pp.142-150
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• 2021

Open-channel SSD is a new type of Solid-State Disk (SSD) that improves the garbage collection overhead and write amplification due to physical constraints of NAND flash memory by exposing the internal structure of the SSD to the host. However, the host-level Flash Translation Layer (FTL) provided for open-channel SSDs in the current Linux kernel consumes host memory excessively because it use page-level mapping table to translate logical address to physical address. Therefore, in this paper, we implemente a selective mapping table loading scheme that loads only a currently required part of the mapping table to the mapping table cache from SSD instead of entire mapping table. In addition, to increase the hit ratio of the mapping table cache, filesystem information and mapping table access history are utilized for cache replacement policy. The proposed scheme is implemented in the host-level FTL of the Linux kernel and evaluated using open-channel SSD emulator. According to the evaluation results, we can achieve 80% of I/O performance using the only 32% of memory usage compared to the previous host-level FTL.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권3호
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• pp.371-375
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• 2010

SSD는 NAND 플래시 메모리 기반의 저장장치로 속도가 빠르고, 전력 소모량이 작으며, 충격과 진동에 강하다는 좋은 특성 때문에 PC뿐 아니라 스토리지 서버 등에서도 사용되는 경우가 늘고 있다. NAND 플래시 메모리는 덮어쓰기가 불가능하다는 제약이 있으므로 SSD에서는 일반적으로 FTL이라고 불리는 소프트웨어 계층을 사용한다. 다양한 형태의 FTL 중 페이지 단위 변환에 기반한 FTL은 유연성이 높고 효율적인 쓰레기 수집 작업이 가능하다는 점에서 가장 성능이 좋다고 알려져 있다. 한편 이 방법은 64GB MLC SSD의 경우 64MB 크기의 변환 테이블이 메모리에 올라와 있을 것을 요구하므로 현실적인 사용이 제한되어 있다. 본 논문에서는 효율적인 캐시 구조를 통해 SSD에서도 순수한 페이지 단위 변환을 사용하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 매핑 테이블 메타 데이터를 사용해 완전 연관 캐시를 구성하고 캐시크기에 무관하게 O(1)시간에 주소를 변환한다 다양한 환경에서 수집한 트레이스를 이용한 시뮬레이션 결과 32KB의 캐시 공간의 경우 80% 이상, 512KB의 경우 90% 이상의 적중률을 보였다. 이 경우 메모리 사용량은 64MB의 1. 9% 에 불과하며 캐시 미스로 인한 오버헤드는 실행시간 기준으로 2% 미만으로 측정되었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.9-17
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• 2019

In this paper, we propose a block mapping technique applicable to NAND flash memory. In order to use the NAND flash memory with the operating system and the file system developed on the basis of the hard disk which is mainly used in the general PC field, it is necessary to use the system software known as the FTL (Flash Translation Layer). FTL overcomes the disadvantage of not being able to overwrite data by using the address mapping table and solves the additional features caused by the physical structure of NAND flash memory. In this paper, we propose a new mapping method based on the block mapping method for efficient use of the NAND flash memory. In the case of the proposed technique, the data modification operation is processed by using a blank page in the existing block without using an additional block for the data modification operation, thereby minimizing the block unit deletion operation in the merging operation. Also, the frequency of occurrence of the sequential write request and random write request Accordingly, by optimally adjusting the ratio of pages for recording data in a block and pages for recording data requested for modification, it is possible to optimize sequential writing and random writing by maximizing the utilization of pages in a block.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권10호
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• pp.1167-1175
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• 2016

본 논문에서는 플래시 메모리의 FTL에서 페이지 매핑 기법을 기반으로 소거횟수를 줄이는 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리듬은 버퍼에서 매 쓰기요청들의 가중치들을 유지하고 이용하여 현재 쓰여질 요청의 시간적 지역성의 정도를 판단한다. 시간적 지역성을 효율적으로 이용하여 핫 요청을 판단하기 위해 현재 쓰여질 요청은 실험적으로 정한 기준점보다 높은 시간적 지역성을 가져야 한다. 반면 LRU 알고리듬을 이용한 FTL에서는 새로 쓰여질 요청을 항상 시간적 지역성이 높은 요청으로 판단하여 데이터를 순차적으로 저장하지만 제안된 알고리듬을 사용하여 판단된 핫 요청들의 데이터는 핫 블록에 집중적으로 저장한다. 핫 블록에 저장된 데이터들은 웜 블록의 데이터들보다 자주 업데이트되어 Garbage Collection 수행 시 핫 블록들 중 무효한 페이지가 많은 블록이 주로 희생블록으로 선택되므로 소거연산의 시작을 지연시켜 전체 소거횟수를 줄인다. 임의적인 요청을 위주로 하는 실제 I/O시스템에서 추출한 트레이스 파일들을 적용하여 검증한 결과, 기존의 LRU 알고리듬을 사용하는 경우에 비해 소거횟수는 9.3% 줄어들었다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 2023

SSD는 이미 할당된 페이지에 대한 제자리 덮어쓰기가 불가능하므로 쓰기 연산이 있을 때마다 새로운 클린 페이지로의 대체가 필요하다. 이 문제를 지원하기 위해 SSD는 운영체제의 파일시스템에서 관리하는 논리 페이지를 현재 할당된 물리 페이지로 매핑하는 플래시 변환 계층인 FTL을 내부에 둔다. 쓰기 연산으로 버려진 SSD 페이지는 초기화 작업을 거쳐 재활용되어야 하는데, 그 횟수에 제한이 있기 때문에 FTL은 기본인 페이지 매핑 기능 외에 쓰기 횟수를 줄일 수 있는 캐시 기능을 제공한다. 이 연구에서는 쓰기 횟수를 줄이기 위한 FTL의 캐시 방법론에 집중하여 관련된 알고리즘들을 분석하고, 쓰기 전용 캐시 전략을 제안한다. 시뮬레이터를 사용하여 쓰기 전용 캐시를 실험한 결과 최대 29%의 개선 효과를 보였다.

• ETRI Journal
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• 제30권6호
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• pp.790-798
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• 2008

Recently, NAND flash memory has emerged as a next generation storage device because it has several advantages, such as low power consumption, shock resistance, and so on. However, it is necessary to use a flash translation layer (FTL) to intermediate between NAND flash memory and conventional file systems because of the unique hardware characteristics of flash memory. This paper proposes a new clustered FTL (CFTL) that uses clustered hash tables and a two-level software cache technique. The CFTL can anticipate consecutive addresses from the host because the clustered hash table uses the locality of reference in a large address space. It also adaptively switches logical addresses to physical addresses in the flash memory by using block mapping, page mapping, and a two-level software cache technique. Furthermore, anticipatory I/O management using continuity counters and a prefetch scheme enables fast address translation. Experimental results show that the proposed address translation mechanism for CFTL provides better performance in address translation and memory space usage than the well-known NAND FTL (NFTL) and adaptive FTL (AFTL).

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.1-7
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• 2016

In this paper, we propose in this paper present a novel locality data allocation policy as COLD(Correlated Locality Data) allocation policy. COLD is defined as a set of data that will be updated together later. By distributing a COLD into a NAND block separately, it can preserve th locality. In addition, by handling multiple COLD simultaneously, it can obtain the parallelism among NAND chips. We perform two experiment to demonstrate the effectiveness of the COLD data allocation policy. First, we implement COLD detector, and then, analyze a well-known workload. And we confirm the amount of COLD found depending on the size of data constituting the COLD. Secondly, we compared the traditional page-level mapping policy and COLD for garbage collection overhead in actual development board Cosmos OpenSSD. Experimental results have shown that COLD data allocation policy is significantly reduces the garbage collection overhead. Also, we confirmed that garbage collection overhead vary depending on the COLD size.