모바일 애플리케이션의 특성을 이용한 하이브리드 메모리 기반 버퍼 캐시 정책

Hybrid Main Memory based Buffer Cache Scheme by Using Characteristics of Mobile Applications

모바일 디바이스는 데스크톱이나 서버 등 일반 컴퓨터 시스템과 마찬가지로 주기억장치와 스토리지와의 성능 차이를 완화시키기 위해 버퍼 캐시를 사용한다. 그러나 DRAM 은 저장된 데이터를 유지하기 위해 주기적인 refresh 연산을 수행함으로써 제한된 크기의 배터리 소모를 가속화하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 모바일 디바이스 환경에서 배터리의 수명을 연장하기 위해 DRAM과 비휘발성 메모리인 PCM으로 구성된 하이브리드 메인 메모리 구조기반의 버퍼캐시 정책을 소개한다. 또한, PCM의 성능 및 내구성 특성을 최적화시키기 위해 프로세스 상태 기반의 새로운 버퍼 캐시 정책을 제안한다. 제안 기법은 포그라운드 및 백그라운드 애플리케이션이 사용하는 페이지를 서로 다른 방법으로 배치함으로써 소량의 DRAM으로도 포그라운드 애플리케이션의 빠른 응답성을 보장한다. 실험 결과, 제안 기법은 포그라운드 애플리케이션의 총 수행시간을 평균 58% 감소시켰으며 전력 소비량도 평균 23% 감소시키는 것을 확인하였다.

Mobile devices employ buffer cache mechanisms, just as in computer systems such as desktops or servers, to mitigate the performance gap between main memory and secondary storage. However, DRAM has a problem in that it accelerates battery consumption by performing refresh operations periodically to maintain the stored data. In this paper, we propose a novel buffer cache scheme to increase the battery lifecycle in mobile devices based on a hybrid main memory architecture consisting of DRAM and non-volatile PCM. We also suggest a new buffer cache policy that allocates buffers based on process states to optimize the performance and endurance of PCM. In particular, our algorithm allocates each page to the appropriate position corresponding to the state of the application that owns the page, and tries to ensure a rapid response of foreground applications even with a small amount of DRAM memory. The experimental results indicate that the proposed scheme reduces the elapsed time of foreground applications by 58% on average and power consumption by 23% on average without negatively impacting the performance of background applications.