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Efficient Metadata Management Scheme in NAND Flash based Storage Device

플래시 메모리기반 저장장치에서 효율적 메타데이터 관리 기법

  • Kim, Dongwook (Department of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Kang, Sooyong (Division of Computer Science and Engineering, Hanyang University)
  • Received : 2015.07.10
  • Accepted : 2015.08.24
  • Published : 2015.09.30

Abstract

Recently, NAND flash based storage devices are being used as a storage device in various fields through hiding the limitations of NAND flash memory and maximizing the advantages. In particular, those storage devices contain a software layer called Flash Translation Layer(FTL) to hide the "erase-before-write" characteristics of NAND flash memory. FTL includes the metadata for managing the data requested from host. That metadata is stored in internal memory because metadata is very frequently accessed data for processing the requests from host. Thus, if the power-loss occurs, all data in memory is lost. So metadata management scheme is necessary to store the metadata periodically and to load the metadata in the initialization step. Therefore we proposed the scheme which satisfies the core requirements for metadata management and efficient operation. And we verified the efficiency of proposed scheme by experiments.

현재 NAND 플래시 메모리기반 저장장치는 NAND 플래시 메모리의 단점을 감추고 장점을 극대화해 나가며 그 활용 영역을 지속적으로 넓혀왔다. 특히, 이러한 저장장치는 NAND 플래시 메모리의 고유한 특성인 "쓰기 전 지우기" 특성을 감추기 위하여 내부적으로 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer)이라 불리는 소프트웨어 계층을 포함하고 있다. 플래시 변환 계층은 호스트로부터 요청된 데이터를 관리하기 위한 메타데이터를 포함하며, 메타데이터는 호스트의 요청들을 처리하기 위해 자주 접근되는 데이터이므로 내부 메모리에 저장되어 관리된다. 따라서 메모리에 저장된 메타데이터는 전원손실이 발생하게 되는 경우 모두 소멸되므로, 메타데이터를 주기적으로 저장하고 초기화 과정을 통해 메타데이터를 메모리에 적재할 수 있는 메타데이터 관리 정책이 필요하다. 따라서 우리는 메타데이터 관리의 핵심 요구사항을 모두 만족하면서 효율적으로 동작하는 메타데이터 관리 정책을 제안하며, 실험을 통해 제안하는 기법의 효율성을 증명하였다.

Keywords

References

  1. H. Jung, S. Kang, and J. Cha, "An Asymmetric Buffe r Management Policy for SSD," Journal of digital contents society, vol. 12, no. 2, pp. 141-150, 2011 https://doi.org/10.9728/dcs.2011.12.2.141
  2. E. Gal and S. Toledo, "Algorithms and Data Structures for Flash Memories," ACM Computing Survey, vol. 37, no. 2, 2005.
  3. N. Agrawal, V. Prabhakaran, T. Wobber, J. D. Davis, M. Manasse, and R. Panigrahy, "Design tradeoffs for SSD performance," Proc. USENIX ATC '08 , pp. 57-70, Jun 2008.
  4. S. Park, S. Kang, "Considerations for Designing an Integrated Write Buffer Management Scheme for NAND-based Solid State Drives", Journal of digital contents society, vol. 14, no. 2, pp. 215-222, 2014. https://doi.org/10.9728/dcs.2013.14.2.215
  5. M. Zheng, J. Tucek, F. Qin, and M. Lillibridge, "Understanding the Robustness of SSDs under Power Fault," Proc. USENIX FAST '13, pp. 271-284, 2013
  6. K. Sun, S. Baek, J. Choi, D. Lee, S. H. Noh, and S. L. Min, "LTFTL: Lightweight time-shift flash trans lation layer for flash memory based embedded storage," Proc. EMSOFT '08, pp. 51-58, Oct, 2008.
  7. C. Wu, T. Kuo, and L. Chang, "The Design of efficient initialization and crash recovery for log-based file systems over Flash memory," ACM Transaction on Storage, Vol 2, No. 4, pp. 449-467, Nov 2006. https://doi.org/10.1145/1210596.1210600
  8. K. S. Yim, J. Kim, and K. Koh, "A fast start-up technique for flash memory based computing systems," Proc. ACM SAC '05, pp. 843-849, 2005
  9. "Enhanced Power-Loss Data Protection in the Intel Solid-State Drive 320 Series," http://www.intel.co.kr/content/dam/www/public/us/en/documents/tech nology-briefs/ssd-320-series-power-loss-data-pr otection-brief.pdf.