A Cross Layer Optimization Technique for Improving Performance of MLC NAND Flash-Based Storages

MLC 낸드 플래시 기반 저장장치의 쓰기 성능 개선을 위한 계층 교차적 최적화 기법

The multi-leveling technique that stores multiple bits in a single memory cell has significantly improved the density of NAND flash memory along with shrinking processes. However, because of the side effects of the multi-leveling technique, the average write performance of MLC NAND flash memory is degraded more than twice that of SLC NAND flash memory. In this paper, we introduce existing cross-layer optimization techniques proposed to improve the performance of MLC NAND flash-based storages, and propose a new integration technique that overcomes the limitations of existing techniques by exploiting their complementarity. By fully exploiting the performance asymmetry in MLC NAND flash devices at the flash translation layer, the proposed technique can handle many write requests with the performance of SLC NAND flash devices, thus significantly improving the performance of NAND flash-based storages. Experimental results show that the proposed technique improves performance 39% on average over individual techniques.

하나의 메모리 셀에 여러 비트의 정보를 저장하는 다치화 기법은 공정 미세화와 함께 낸드 플래시 메모리의 집적도를 크게 향상시켰지만, 그 반대급부로 MLC 낸드 플래시 메모리의 평균 쓰기 성능은 SLC 낸드 플래시 메모리 대비 두 배 이상 하락하였다. 본 논문에서는 MLC 낸드 플래시 기반 저장장치의 성능 향상을 위해 제안되었던 기존의 계층 교차적 최적화 기법들을 소개하고, 두 기법의 상호 보완성을 분석하여 해당 기법들의 한계점을 극복하는 새로운 통합 기법을 제안한다. MLC 낸드 플래시 디바이스에 존재하는 성능 비대칭성을 플래시 변환 계층 수준에서 최대한 활용함으로써, 제안하는 기법은 인가되는 다수의 쓰기 명령을 SLC 낸드 플래시 디바이스의 성능으로 처리하여 저장장치의 성능 향상을 도모한다. 실험 결과, 제안하는 기법은 기존 기법 대비 평균 39%의 성능 향상을 달성할 수 있음을 확인하였다.