낸드 플래시 메모리는 FTL의 페이지 re-mapping 동작으로 인하여 특정 페이지가 무효화되었음에도 불구하고 물리적으로 소거되지 않은 상태로 낸드 플래시 공간을 점유하는 문제가 발생할 수 있다. 플래시 저장장치의 제어기는 플래시 기반 저장장치의 지속적인 쓰기 성능 유지와 저장 용량 확보를 위해 무효 페이지를 물리적으로 제거하고 유효 페이지를 수집하는 가비지 컬렉션 연산을 수행한다. 따라서 다수의 블록을 대상으로 가비지 컬렉션 연산을 수행할 경우, 많은 페이지 복사와 블록 삭제 연산들로 인한 저장장치 지연현상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 낸드 플래시 저장장치에 적용 가능한 효과적인 가비지 컬렉션 메커니즘을 제안한다. 선점방식 가비지 컬렉션 기법은 블록 맵의 데이터 구조를 간단히 수정하여, 단일 블록을 대상으로 가비지 컬렉션을 수행한다. 이 기법의 유효성은 페이지 복사와 블록 삭제 연산을 세부 단위로 분할하여 처리가 가능하므로 가비지 컬렉션이 수행되는 도중에 요청되는 호스트의 요청에 기민하게 응답가능하다는 것이다.
컴퓨터 네트워크 기술의 급속한 발전은 네트워크를 이용한 전자상거래와 전자금융 같은 서비스를 다양하게 발전시켰고, 이로 인하여 발생되는 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 따라 폭발적으로 증가하는 데이터를 효율적으로 저장하고 관리할 수 있는 저장장치시스템의 중요성이 극대화되고 있으며, 다양한 취약성을 극복할 수 있는 보다 안전한 저장장치시스템이 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 데이터가 오용, 남용, 변형, 유출, 그리고 손상될 수 있는 저장장치시스템의 다양한 취약성에 대하여 분석하고, 발생 가능한 취약성들을 해결할 수 있는 침입감내 및 복구 시스템에 대하여 연구한다.
SAN(Storage Area Network)은 현재 폭발적으로 증가하는 데이터의 관리를 위해 대용량의 공유 저장장치를 사용하는 분산 환경의 고속 네트워크 저장 시스템이다. SAN 환경에서는 여러 호스트들에게 대용량 저장장치의 동시 접근을 허용함으로써 사용자에게 고 확장성과 신뢰성, 그리고 고 가용성을 제공해 준다. 그 결과 여러 호스트에 의해 공유되는 저장장치의 자료에 대한 비 일관성 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 여러 호스트에 의해 동시 접근되는 공유 저장장치의 데이터 일관성을 유지하기 위한 락킹 모듈을 리눅스 운영체제 기반에서 구현하고, 그 성능을 평가한다.
최근 모바일 컴퓨팅환경으로 컴퓨팅 페러다임이 전이함에 따라 휴대가 용이하고 저전력으로 동작하는 플래시메모리가 차세대 저장매체로 부상하고 있다. 하지만 플래시 메모리를 저장장치로 활용하기 위해서는 몇 가지 설계상의 제약이 있다. 대표적으로 데이터를 쓰기 위해서는 비교적 수행시간이 길고 큰 단위로 이뤄지는 삭제 연산을 선행해야 한다는 것이다. 이 런 제약을 극복하고 저장장치를 구성하는 방법에는 크게 미들웨어를 활용하는 방법과 전용 파일 시스템을 사용하는 방법이 있다. 본 논문에서는 이 두 가지 설계기법의 구조와 세부특성에 대해 살펴본다. 이를 통해 플래시 메모리 기반 저장장치를 구성하는데 있어서 고려해야 할 성능상의 요소에 대해 고찰하고 향후 과제를 제시한다.
최근 빅데이터를 처리하기 위한 고용량의 저장장치의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 낸드 플래시 메모리 기반 저장장치인 SSD(Solid State Drive)는 고속 데이터 처리가 가능하기 때문에 다양한 저장 시스템에서 사용되고 있다. 그러나 낸드 플래시 메모리는 읽기 속도가 빠르고 쓰기 속도가 느린 비대칭 구조를 가지고 있어 데이터 쓰기 작업이 진행 중일 때 다른 작업이 대기하게 되어 전체적인 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있다. 이에 대해 대부분의 연구에서는 쓰기 성능을 개선하기 위한 버퍼 관리 정책들이 제안되었다. 기술의 발전으로 쓰기 성능은 개선되었지만, 그에 비해 읽기 성능이 저조한 문제가 있다. 본 논문에서는 읽기 성능이 쓰기 성능보다 취약한 점을 분석하고 플래시 메모리 내에 저장장치 속도를 개선하기 위해 앞으로 읽기 요청 가능성이 있는 예상 데이터를 선형회귀 모델을 적용하여 전송 대기 시간 중 미리 읽는 정책을 제안한다.
홀로그래픽 데이터 저장장치는 빠른 전송 능력, 짧은 접근 시간, 그리고 높은 저장용량 등의 장점을 가진다. 하지만 홀로그래픽 데이터 저장장치는 인접 심볼간 간섭, 인접 페이지간 간섭, 어긋남 등의 여러 가지 오류요인이 있다. 특히 멀티레벨 홀로그래픽 데이터 저장장치는, 한 픽셀이 나타내는 정보가 0과 1의 이진수가 아닌 그 이상의 정보를 저장하고 있기 때문에, 위와 같은 간섭들이 더 크게 발생할 수 있다. 본 논문에서는 4-레벨 홀로그래픽 데이터 저장장치에서 인접 심볼간 간섭을 줄이기 위한 3/4 변조 부호를 제안한다.
전자기력을 이용하여 탐침형 정보저장장치의 미디어를 제어할 수 있는 초정밀 구동기를 제작하였다. 탐침형 정보저장장치는 데이터 비트의 크기가 10nm 수준이고, 단일 캔틸레버가 점유하는 영역의 크기가 수십 ${\mu}m$${\times}$수십${\mu}m$ 수준이므로, 미디인 구동기는 수 nm의 위치 정확도 및 수십 ${\mu}m$ 수준의 변위 그리고 100Hz이상의 공진 주파수를 확보하여야한다. 본 연구에서 제작한 탐침형 정보저장장치의 미디어 구동기는 고저항 Si wafer 표면을 Deep RIE로 patterning한 후 그 내부를 도금으로 채워 구리 코일을 형성하고 이를 영구자석과 결합시킨 후, 구리 코일에 전류를 흘려 미디어를 구동하는 방식이다. 사용된 영구자석은 SmCo 자석이며 코일의 폭은 $100{\mu}m$이고 간격은 $20{\mu}m$, 높이는 $70{\mu}m$로 결정하였으며, 100Hz 이상의 공진 주파수를 확보하기 위하여 스프링 재질은 구리보다 상대적으로 stiff한 Si을 사용하였다. 미디어의 크기는 $20{\times}20mm^2$, 전체 구동기의 크기는 $30{\times}30mm^2$이며 측정결과 최대변위는 140mA 인가 시 약 ${\pm}127{\mu}m$이다.
데이터 저장장치는 서버의 내부나 근처에 있는 것으로 인식되어 왔으나 네트워크 기술의 발달로 저장장치 시스템은 주 전산기와 원거리에 떨어져 존재할 수 있게 되었다. 인터넷 시대에 데이터 량의 폭발적인 증가는 데이터를 저장하는 시스템과 이를 전송하는 시스템의 균형 있는 발전을 요구하고 있으며 SAN(Storage Area Network)이나 NAS(Network Attached Storage)은 이러한 요구를 반영하고 있다. 저장장치로부터 최적의 성능을 도출하기 위해서 복잡한 저장 네트워크의 용량과 한계를 파악하는 것이 중요하다. 파악된 데이터는 성능 조율의 기초가 되고 저장장치의 구매 시점을 결정하는데 사용될 수도 있다. 본 논문에서는 저장 네트워크 시스템의 큐잉 네트워크를 통한 분석적 모델을 제시한 다음, 이의 시뮬레이션하여 분석적 모델이 정당하다는 것을 입증한다.
최근 빅데이터 처리에 대한 요구가 급증하면서 매니코어 계산 장치의 개발이 활발히 진행되고 있어 계산 장치와 입출력 저장장치의 성능 격차는 과거보다 더욱 두드러지고 있다. 이런 상황에서 메모리 가상화 서비스 기술은 입출력 저장 장치의 성능 문제를 완화할 최적의 대안으로 주목받고 있다. 본고에서는 방대한 데이터를 처리해야 하는 응용 프로그램에게 입출력 저장 장치의 성능 한계를 극복하고 데이터 처리 비용을 최소화 할 수 있도록 원격 메모리를 이용한 대용량 가상 물리 메모리 제공 서비스를 지원하는 최근 메모리 가상화 서비스 기술 동향에 대해 알아본다.
NAND 플래시 메모리는 저전력과 빠른 접근 속도의 특징 때문에 차세대 저장장치로 주목 받고 있다. 특히 플래시 메모리로 만들어진 SSD(solid state disk)는 인터페이스가 기존의 하드디스크와 동일하고 대용량화 되고 있기 때문에 가까운 미래에 다양한 저장시스템의 저장장치로 사용될 것으로 예상된다. 그러나 NAND 플래시메모리 기반 저장장치는 쓰기 전 소거 구조와 같은 독특한 하드웨어 특징을 가지고 있기 때문에 특정 지역에 반복적인 쓰기 요청을 발생하는 B트리를 구축하는 것은 심각한 성능저하를 야기 할 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 버퍼를 이용하여 B트리 구축 성능을 개선한 방법들이 제안되었다. 그러나 이러한 기법들은 갑작스러운 전원 차단 시 버퍼에 유지하고 있던 데이터를 모두 유실하기 때문에 고장회복을 위한 추가적인 방법이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 버퍼를 이용한 방법 중 IBSF기법을 기반으로 NAND 플래시 메모리 기반 저장장치에서 고성능의B트리 구축 방법뿐만 아니라 전원 차단시 효율적인 고장회복을 할 수 있는 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 B트리 변경시 변경 된 정보를 로그에 저장하여 관리한다. 또한 루트노드가 변경될 때 검사점(checkpoint)을 수행한다. 마지막으로 다양한 실험을 통하여 본 논문의 고장회복 성능을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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