Performance Analysis of Flash Memory SSD with Non-volatile Cache for Log Storage

In a database system, updates on pages that are made by a transaction should be stored in a secondary storage before the commit is complete. Generic secondary storages have volatile DRAM caches to hide long latency for non-volatile media. However, as logs that are only written to the volatile DRAM cache don't ensure durability, logging latency cannot be hidden. Recently, a flash SSD with capacitor-backed DRAM cache was developed to overcome the shortcoming. Storage devices, like those with a non-volatile cache, will increase transaction throughput because transactions can commit as soon as the logs reach the cache. In this paper, we analyzed performance in terms of transaction throughput when the SSD with capacitor-backed DRAM cache was used as log storage. The transaction throughput can be improved over three times, by committing right after storing the logs to the DRAM cache, rather than to a secondary storage device. Also, we showed that it could acquire over 73% of the ideal logging performance with proper tuning.

비휘발성 캐시를 사용하는 플래시 메모리 SSD의 데이터베이스 로깅 성능 분석

데이터베이스 시스템에서, 트랜잭션이 수행한 변경 사항은 커밋 전 2차 저장장치에 보존되어야 한다. 일반적 2차 저장장치는 비휘발성 미디어의 처리 지연을 보완하기 위해 휘발성 DRAM 캐시를 가지고 있다. 그러나 휘발성 DRAM에만 쓰여지는 로그들은 영구성을 보장할 수 없으므로, DRAM 캐시에서 저장매체로 로그를 쓰는 지연 시간을 감출 수 없다. 최근 이러한 단점 극복을 목적으로 DRAM 캐시에 커패시터를 장착한 플래시 SSD가 등장하였다. 이러한 비휘발성 캐시를 가지는 저장 장치는 DRAM 캐시에 로그를 쓰고 즉시 커밋 가능하므로, 커밋 대기를 줄이고 트랜잭션 처리량을 증가시킬 것이다. 본 논문은 커패시터 백업 캐시를 사용한 SSD를 로그 저장소로 사용한 경우 데이터베이스의 트랜잭션 처리 성능에 대해 실험 및 분석 한다. 로그를 낸드 플래시에 저장하지 않고 DRAM 캐시에 저장한 직후 커밋 함으로써, 3배 이상의 처리량 향상이 가능하다. 또한 적절한 튜닝을 거친 후 이상적 로그 성능의 73% 이상을 보인다.