• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권5호
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• pp.546-553
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• 2015

Recently, flash cache is widely adopted as the performance accelerator of legacy storage systems. Unlike other cache media, flash cache should be carefully managed as it has peculiar characteristics such as long write latency and limited P/E cycles. In particular, we make two prominent observations that can be utilized in managing flash cache. First, a serious worn-out problem happens when the working-set of a system is beyond the capacity of flash cache due to excessively frequent cache replacement. Second, more than 50% of data has no hit in flash cache as it is a second level cache. Based on these observations, we propose a cache admission control policy that does not cache data when it is first accessed, and inserts it into the cache only after its second access occurs within a certain time window. This allows the filtering of data disruptive to flash cache in terms of endurance and performance. With this policy, we prolong the lifetime of flash cache 2.3 times without any performance degradations.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제14권1호
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• pp.188-193
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• 2022

The energy efficiency of memory systems is an important task in designing future computer systems as memory capacity continues to increase to accommodate the growing big data. In this article, we present an energy-efficient last-level cache management policy for future mobile systems. The proposed policy makes use of low-power PCM (phase-change memory) as the main memory medium, and reduces the amount of data written to PCM, thereby saving memory energy consumptions. To do so, the policy keeps track of the modified cache lines within each cache block, and replaces the last-level cache block that incurs the smallest PCM writing upon cache replacement requests. Also, the policy considers the access bit of cache blocks along with the cache line modifications in order not to degrade the cache hit ratio. Simulation experiments using SPEC benchmarks show that the proposed policy reduces the power consumption of PCM memory by 22.7% on average without degrading performances.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권12호
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• pp.4912-4933
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• 2015

Information Centric Networking (ICN) has recently attracted great attention. It names the content decoupling from the location and introduces network caching, making the content to be cached anywhere within the network. The benefits of such design are obvious, however, many challenges still need to be solved. Among them, the local caching policy is widely discussed and it can be further divided into two parts, namely the cache permission policy and the cache replacement policy. The former is used to decide whether an incoming content should be cached while the latter is used to evict a cached content if required. The Internet is a user-oriented network and popular contents always have much more requests than unpopular ones. Caching such popular contents closer to the user's location can improve the network performance, and consequently, the local caching policy is required to identify popular contents. However, considering the line speed requirement of ICN routers, the local caching policy whose complexity is larger than O(1) cannot be applied. In terms of the replacement policy, Least Recently Used (LRU) is selected as the default one for ICN because of its low complexity, although its ability to identify the popular content is poor. Hence, the identification of popular contents should be completed by the cache permission policy. In this paper, a cache permission policy called Cache-Filter, whose complexity is O(1), is proposed, aiming to store popular contents closer to users. Cache-Filter takes the content popularity into account and achieves the goal through the collaboration of on-path nodes. Extensive simulations are conducted to evaluate the performance of Cache-Filter. Leave Copy Down (LCD), Move Copy Down (MCD), Betw, ProbCache, ProbCache⁺, Prob(p) and Probabilistic Caching with Secondary List (PCSL) are also implemented for comparison. The results show that Cache-Filter performs well. For example, in terms of the distance to access to contents, compared with Leave Copy Everywhere (LCE) used by Named Data Networking (NDN) as the permission policy, Cache-Filter saves over 17% number of hops.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.541-556
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• 2005

컴퓨터 시스템에서의 메모리 접근 지연은 전체 시스템 성능에 큰 장애 요인 중 하나이다. 특히 분산 메모리 구조에서 지역 메모리와 원격 메모리의 접근 지연 시간은 큰 차이를 나타낸다. 원격 메모리 접근 지연으로 인한 성능 저하를 줄이고자 원격 메모리 영역만을 캐싱하는 원격 캐쉬가 제안되었으며, 원격 캐쉬는 프로세서 캐쉬와 더불어 다단계 캐쉬 형태로 구성된다. 일반적으로 상위 계층 캐쉬의 모든 내용을 하위 계층 캐쉬가 반드시 포함하는 다단계 캐쉬 내포성(MLI)을 지키는 다중 계층 메모리 구조에서 LRU 교체 정책을 사용할 경우, 하위 계층 캐쉬의 LRU 알고리즘에 따른 라인 교체로 인하여 상위 계층 캐쉬의 라인 교체가 일어날 패, 상위 계층 캐쉬로 요구된 라인 교체가 상위 계층 캐쉬 자체의 LRU 정보와 일치하지 않는 경우가 발생하며, 이로 인해 상위 캐쉬의 적중률이 저하되어 전체 시스템 성능이 저하된다. 본 논문은 원격 캐쉬를 추가시킨 분산 공유 메모리 구조 다중 프로세서 시스템의 성능 향상을 위해 LRU 캐쉬 교체 정책의 단점을 보완한 새로운 원격 캐쉬 교체 정책을 제안한다. 논문에서 제안하는 교체 정책은 LRU 정보에 부가하여 프로세서의 시간적 접근 지역성을 이용하여 교체할 캐쉰 라인을 선택하게 함으로써, 프로세서에서 자주 사용되는 원격 캐쉬 라인의 교체가 일어나지 않도록 하여 시스템의 성능 향상을 꾀한다. 시뮬레이션을 통한 성능비교 결과, 본 논문에서 제시한 원격 캐쉬 교체 정책은 기존의 LRU 교체 정책과 비교하여 평균 $3\%$, 최대 $10\%$의 무효화 및 캐쉬 접근 실패를 감소시켰고, 이 결과 전체 시스템의 성능은 평균 $2.5\%$, 최대 $3.5\%$ 향상되었다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제11권2호
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• pp.1-6
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• 2022

With the emergence of the new era of the 4th industrial revolution, compute-bound workloads with large memory footprint like big data processing increase dramatically. Even in such compute-bound workloads, however, we observe bulky I/Os while loading big data from storage to memory. Although file I/O cache plays a role of accelerating the performance of storage I/O, we found out that the cache hit rate in such environments is not improved even though we increase the file I/O cache capacity because of some special I/O references generated by compute-bound workloads. To cope with this situation, we propose a new file I/O cache management policy that improves the cache hit rate for compute-bound workloads significantly. Trace-driven simulations by replaying file I/O reference logs of compute-bound workloads show that the proposed cache management policy improves the cache hit rate compared to the well-acknowledged CLOCK algorithm by a large margin.

• ETRI Journal
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• 제35권4호
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• pp.687-696
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• 2013

The development of proxy caching is essential in the area of video-on-demand (VoD) to meet users' expectations. VoD requires high bandwidth and creates high traffic due to the nature of media. Many researchers have developed proxy caching models to reduce bandwidth consumption and traffic. Proxy caching keeps part of a media object to meet the viewing expectations of users without delay and provides interactive playback. If the caching is done continuously, the entire cache space will be exhausted at one stage. Hence, the proxy server must apply cache replacement policies to replace existing objects and allocate the cache space for the incoming objects. Researchers have developed many cache replacement policies by considering several parameters, such as recency, access frequency, cost of retrieval, and size of the object. In this paper, the Weighted-Rank Cache replacement Policy (WRCP) is proposed. This policy uses such parameters as access frequency, aging, and mean access gap ratio and such functions as size and cost of retrieval. The WRCP applies our previously developed proxy caching model, Hot-Point Proxy, at four levels of replacement, depending on the cache requirement. Simulation results show that the WRCP outperforms our earlier model, the Dual Cache Replacement Policy.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권6호
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• pp.1091-1101
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• 2015

오랜기간 컴퓨터 분야의 연구주제였던 캐시 메커니즘은 네트워크 영역에서 웹 캐시로 응용되었다. 응답시간 감소, 네트워크 자원 절약 등의 다양한 이점을 갖는 웹 캐시는 교체정책에 의해 성능이 좌우되므로, 보다 나은 교체정책의 설계를 위해 웹 캐시가 운용되는 환경에 대한 분석과 고찰이 필수적이다. 따라서 과거에 비해 급속도로 다변화된 현재 웹 환경에서는 그러한 변화를 반영할 수 있는 교체정책이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 현재 웹 환경의 특성을 규정하고, 이에 적합한 캐시 교체정책을 설계하고 평가한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권10호
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• pp.556-568
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• 2003

본 논문에서는 스트리밍 미디어 캐슁 서버의 효율적인 캐슁을 위하여 가중치 윈도우에 기반한 캐쉬 교체 정책을 제시하고 성능을 분석한다. 제안된 캐쉬 교체 정책은 참조 횟수, 참조량, 참조 시간 등의 정량적인 인자들과 사용자 요구 주기를 적용하여 기존 캐쉬 교체 정책과 차등화된 개념을 도입하였으며, 최근 참조 경향에 높은 가중치를 부여함으로써 변화하는 콘텐츠 선호 경향에 빠르게 적응하는 구조를 제시하였다. 교체 정책 성능 분석은 시뮬레이션 환경 구축을 통해 실험하였으며 기존의 캐쉬 교체 정책인 LRU, LFU와 SEG보다 참조 적중률, 참조량 적중률, 시작 지연률과 반입량에서 향상된 결과를 보였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권8호
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• pp.473-486
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• 2004

NUMA 시스템은 원격의 메모리에 반복적으로 접근하는 오버헤드를 피하기 위해 지역 노드내에 원격 캐시를 둔다. 이러한 원격 캐시를 사용하여 원격 메모리로의 접근 지연 시간을 감소시키고 네트워크 상의 트래픽 양을 줄이지 못한다면 다중 프로세서 시스템의 성능 저하는 명백하다. 성능 상의 여러 기준 중에서 메모리 시스템과 관련해서는 캐시 교체 정책에 관한 연구가 계속되었고, 그 중 다중 프로세서 시스템에서의 캐시 교체 정책에 관한 연구도 이어졌다. 본 논문에서는 캐시의 공유 상태에 기반을 둔 교체 정책을 제안한다. 소유권이 없는 캐시 라인을 먼저 교체하고, 이를 통해 소유권이 옮겨지는 오버헤드를 피하여 메모리 지연 시간을 줄인다. 또한 소유권이 없는 캐시 라인에 지나친 피해가 얼도록, “MRU를 사용한 소유권 유지 교체 정책(KOM)”과 “참조 비트를 사용한 소유권 유지 교체 정책(KORB)”를 제안하고, 이를 LRU, Pseudo LRU(PLRU)와 비교한다. KOM과 KORB는 PLRU에 비하여 수행 시간에서 25%, 13%씩 각각 향상을 보였다. 특히 KOM은 하드웨어 복잡도가 현저히 낮음에도 불구하고 LRU에 가까운 성능을 나타냈다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제3권1호
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• pp.67-73
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• 2003

대부분의 웹 캐시는 도큐먼트를 기반으로 하여 캐시 내에 임시적으로 도큐먼트를 저장하고 사용자의 요청이 있을 때 그에 해당된 도큐먼트가 캐시 내에 존재하면 그 도큐먼트를 사용자에게 전송해 주고, 캐시 내에 존재하지 않을 때에는 새로운 도큐먼트를 서버에게 요청하여 캐시 내에 복사를 하고 사용자에게 되돌려 준다. 이때 캐시의 용량 초과로 인해 새로운 도큐먼트를 기존의 도큐먼트와 교체하기 위해 도큐먼트 교체정책(replacement policy)을 사용한다. 일반적인 교체정책에는 도큐먼트를 기반으로 한 LRU기법이나 UFU기법 등이 있고, 그 밖의 여러 가지 교체정책을 사용하여 캐시내의 도큐먼트를 효과적으로 교체한다. 하지만, 위의 교체정책은 사이트의 인기도를 고려하지 않고 도큐먼트 요청 시간과 빈도수 만을 고려하여 교체정책을 수행한다. 따라서 본 논문에서는 요청이 빈번한 도큐먼트와 사이트의 인기도를 고려한 교체정책을 사용하여 요청이 빈번하지 않은 도큐먼트를 효과적으로 교체함으로써 캐시의 적중률(hit-ratio)을 높이고, 캐시의 내용을 효과적으로 관리할 수 있는 현대적인 네트워크 환경에 적합한 도큐먼트 교체정책인 사이트의 인기도를 고려한 도큐먼트 교체 정책을 제시한다.