• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.379-381
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• 2012

중복 제거(deduplication)기법은 저장장치의 공간을 효율적으로 사용할 수 있도록 해 주기 때문에 기존의 스토리지 시스템에서 많이 사용된 기법이다. 최근에는 플래시 메모리 기반의 SSD를 위한 중복 제거 기법도 많이 제안되었지만, 플래시 메모리의 특성을 고려하지 못하고 있다. 본 논문에서는 오프라인 중복 제거 기법을 대상으로 SSD의 특성을 고려하여 가비지 컬렉션의 비용을 절감할 수 있도록 중복 가능성이 있는 데이터와 중복 가능성이 없는 데이터를 온라인에 구분하여 플래시 메모리의 다른 영역에 기록하여 오프라인 중복 제거 후에 가비지 컬렉션 성능을 향상시키는 기법을 제안하였다. 실험결과, 제시된 기법은 가비지 컬렉션 비용인 페이지 이동 횟수를 약 80%이상 감소시켰다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제8권4호
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• pp.9-15
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• 2022

낸드 플래시 메모리는 저전력 소비와 빠른 데이터 처리 속도 때문에 다양한 저장 장치의 미디어로 사용되고 있다. 그러나 데이터의 읽기 처리 속도가 쓰기 처리 속도와 비교하여 약 10배 빠른 비대칭 속도의 특징이 있기 때문에 속도차이를 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 플래시 전용 버퍼 관리 정책은 대부분 쓰기 속도를 개선하기 위해 연구되어 왔다. 그러나 최근에 다양한 목적으로 사용되고 있는 플래시 메모리로 구성된 SSD(solid state disk)는 쓰기 성능보다 읽기 성능에 취약한 문제가 있다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리로 구성된 SSD에서 쓰기 성능보다 읽기 성능이 더 좋지 않은 이유를 밝히고 이를 개선하기 위한 버퍼 관리 정책을 연구한다. 본 논문에서 제안하는 버퍼 관리 정책은 읽기 데이터의 패턴을 분석하고 미래에 요청될 데이터를 낸드 플래시 메모리에서 미리 읽어두는 정책을 적용하여 플래시 기반 저장 장치의 속도를 개선하는 방법을 제안한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 미리 읽기 정책의 효과를 증명한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권4호
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• pp.215-225
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• 2010

낸드 플래시 메모리를 이용한 SSD(Solid State Disk)는 하드 디스크를 대체할 매체로 주목받고 있다. SSD는 성능을 최대화 하기 위해 다수의 낸드 플래시 메모리를 병렬적으로 구성한다. 하지만 SSD에 하이브리드 매핑 기법을 적용할 경우 SSD의 특징으로 인해 성능 감소가 발생 가능하다. 본 논문에서는 SSD를 위한 페이지 매핑 기반의 WADPM (Workload-Aware Dynamic Page-level Mapping Scheme) 기법을 제안한다. WADPM은 필요한 매핑 정보만 RAM에 상주하며 또한 매핑 정보의 적중률에 따라 매핑 정보의 크기를 동적으로 변경시킨다. 이로 인해 페이지 매핑 기법의 단점인 매핑 테이블의 크기가 큰 것을 예방한다. 실험을 통해 WADPM 기법은 하이브리드 매핑 기법에 비해 최대 3.5배의 성능향상을 보이며, 매핑 테이블의 크기는 페이지 매핑 기법에 비해 최대 50%만 유지되는 것을 보인다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제19A권1호
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• pp.35-44
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• 2012

기존의 운영체제에서 하드디스크의 성능을 향상시키기 위해서 사용해왔던 기술들이 SSD(Solid State Drive)에는 부정적 효과를 나타내는 경우가 많다. HDD의 기계적인 요소 때문에 접근 시간과 블록 주소의 순서가 성능에 매우 중요한 요인으로 작용하였지만, SSD는 불록 주소의 순서에 영향을 받지 않는 우수한 랜덤 읽기 성능을 제공한다. 실제 개인용 PC에서 SSD를 사용할 때에 선반입을 끄도록 권고되고 있다. 하지만 이 논문은 SSD의 내부 구조와 낸드 플래시 메모리의 특징을 고려한 선반입 및 메모리관리 정책를 결합한 방법을 제시한다. SSD에는 다수개의 낸드 플래시 메모리로 구성되어 있어 칩을 동시에 구동시키는 것이 중요하며, 낸드 플래시 메모리의 기본 입출력 단위가 계속 증가하는 방향으로 발전하고 있어서 SSD 내부의 동작 단위가 운영체제의 블록 크기보다 훨씬 커지게 되었다. 이 논문은 이러한 SSD의 특징과 경향을 수용하여, 제안하는 선반입 기법은 SSD의 동작 단위로 수행되며, 제안하는 메모리 관리 기법은 그 선반입 기법의 단점을 보완하여, 캐시 히트율과 선반입 히트율의 합이 최대가 되도록, 선반입되었지만 사용되지 않는 데이터를 적응적으로 퇴출한다. 본 기술은 리눅스 커널 모듈로 개발하였으며 실제 SSD를 사용하여 성능 평가를 실시하였다. 주어진 실험에서 제안하는 선반입 기법이 약 26%까지 성능을 향상시켰다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제7권4호
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• pp.9-14
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• 2021

고신뢰성을 요구하는 컴퓨팅 시스템에서 저장장치의 수명예측방법은 데이터 보호뿐만 아니라 활용성을 극대화 할 수 있기 때문에 시스템 관리하기 위한 중요한 요소 중 한 가지이다. 최근 여러 저장시스템에서 저장장치로 사용되고 있는 SSD(Solid State Drive)의 수명은 이를 구성하고 있는 낸드 플래시 메모리의 수명이 실질적인 수명과 연결된다. 따라서 SSD를 이용하여 구성한 저장시스템에서는 낸드 플래시 메모리의 수명을 정확하고 효율적으로 예측하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리 불량 발생빈도를 이용하여 플래시 메모리 기반 저장장치의 수명 예측을 최적화할수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 DWPD(Drive Writes Per Day) 단위로 데이터를 처리할 때 발생하는 불량 발생빈도를 수집하기 위한 비용 매트릭스(Cost Metrix)를 설계한다. 그리고 경사하강법(Gradient Descent)을 이용하여 수명의 마감이 발생하는 경사도까지 남은 비용을 예측하는 방법을 제안한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 임의의 불량이 발생했을 때 제안하는 방법을 통한 수명예측의 우수성을 증명했다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권4호
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• pp.378-388
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• 2008

플래시 메모리는 전력 소모가 작고 충격과 진동에 강하며 크기가 작다는 특성 때문에 최근 노트북이나 UMPC(Ultra Mobile PC)와 같은 이동 컴퓨팅 시스템에서 하드디스크를 대체할 대용량 저장 매체로서 주목 받고 있다. 플래시 메모리에 기반한 저장 장치는 일반적으로 랜덤 읽기 성능이나 순차 읽기, 순차 쓰기 성능이 매우 좋은데 비해, 덮어쓰기가 불가능한 플래시 메모리의 물리적인 제약으로 인하여 소량의 랜덤 쓰기 성능은 떨어진다. 본 논문은 이 문제를 해결하기 위한 두 가지 중요한 특징을 갖는 SSD(Solid State Disk) 아키텍처를 제안하였다. 첫 번째로 비휘발성 이면서도 SRAM과 동일한 인터페이스로 덮어쓰기가 가능한 작은 크기의 FRAM(Ferroelectric RAM)을 NAND 플래시 메모리와 함께 사용하여 소량 쓰기 오버헤드를 최소화하였다. 두 번째, 호스트 쓰기 요청들도 소량 랜덤 쓰기와 대량 순차 쓰기로 분류하여 각각에 대해 최적의 쓰기 버퍼 관리 방법을 적용하였다. 평가 보드 상에서 SSD 프로토타입을 구현하고 PC 사용 환경의 워크로드에 기반한 벤치마크를 이용하여 성능을 평가해 본 결과 랜덤 패턴을 보이는 워크로드에서는 하드디스크나 기존의 상용 SSD들에 비해 처리율(throughput) 측면에서 3배 이상의 성능을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2014년도 제50차 하계학술대회논문집 22권2호
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• pp.235-236
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• 2014

플래시 메모리 기술이 발전함에 따라 낸드 플래시 기반의 SSD가 상용화 되면서 I/O시간을 줄이기 위한 연구들이 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 메인 메모리와 저장장치 사이에 확장 버퍼 캐시로써 SSD를 사용하고 메인 메모리에서 방출 된 페이지들을 구분하여 같은 성향의 페이지들을 블록화 하는 모델을 제안한다. 이러한 모델을 통하여 블록 단위로 사용되는 SSD를 효율적으로 이용하여 읽기 및 쓰기 성능을 높이고 I/O에 해당하는 시간들을 줄임으로써 전체적인 성능 향상을 증명하였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2021년도 제64차 하계학술대회논문집 29권2호
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• pp.1-2
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• 2021

3D NAND 플래시 메모리는 플래너(2D) NAND 셀을 적층하는 방식으로 단위 면적당 고용량을 제공한다. 하지만 적층 공정의 특성상 각 레이어별 또는 셀 위치에 따라 오류 발생 빈도가 달라질 수 있는 문제가 있다. 이와 같은 현상은 플래시 메모리의 쓰기/지우기(P/E) 횟수가 증가할 수록 두드러진다. SSD와 같은 대부분의 플래시 기반 저장장치는 오류 교정을 위하여 ECC를 사용한다. 이 방법은 모든 플래시 메모리 페이지에 대하여 고정된 보호 강도를 제공하므로 물리적 위치에 따라 에러 발생률이 각기 다르게 나타나는 3D NAND 플래시 메모리에서는 한계를 보인다. 따라서 본 논문에서는 오류 발생률 차이를 보이는 페이지와 레이어를 분류하여 각 영역별로 차별화된 보호강도를 적용한다. 우리는 페이지와 레이어별로 오류 발생률이 현저하게 달라지는 3K P/E 사이클에서 측정된 오류율을 바탕으로 페이지와 레이어를 분류하고 오류에 취약한 영역에 대해서는 패리티 데이터를 추가하여 차별화된 보호 강도를 제공한다. 오류 발생 횟수에 따른 영역 구분을 위하여 K-Means 머신러닝 알고리즘을 사용한다. 우리는 이와 같은 차별화된 보호정책이 3D NAND 플래시 메모리의 신뢰성과 수명향상에 기여할 수 있는 가능성을 보인다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권2호
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• pp.177-185
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• 2016

본 논문에서는 NVRAM과 DRAM으로 구성된 SSD의 쓰기 버퍼 구조 및 제안된 쓰기 버퍼 구조에 적합한 이중 쓰기 버퍼 알고리즘을 제안한다. 읽기/쓰기 작업이 혼합된 일반적인 워크로드에서 저장 장치의 성능을 향상시키기 위해서 읽기 작업에 의해 참조되는 페이지 또한 고려하였다. 그리고, NVRAM에 저장되는 쓰기 작업에 의해 참조된 페이지를 효율적으로 관리하여 낸드 플래시 메모리에서 발생하는 삭제 연산의 횟수를 감소시켜 SSD의 수명을 연장하였다. 우리는 실험을 통해 제안하는 쓰기 버퍼 알고리즘이 버퍼 적중률을 최대 116.51% 향상시켰으며, 낸드 플래시 메모리에서의 삭제 연산의 횟수를 최대 56.66% 감소시킬 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권3호
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• pp.371-375
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• 2010

SSD는 NAND 플래시 메모리 기반의 저장장치로 속도가 빠르고, 전력 소모량이 작으며, 충격과 진동에 강하다는 좋은 특성 때문에 PC뿐 아니라 스토리지 서버 등에서도 사용되는 경우가 늘고 있다. NAND 플래시 메모리는 덮어쓰기가 불가능하다는 제약이 있으므로 SSD에서는 일반적으로 FTL이라고 불리는 소프트웨어 계층을 사용한다. 다양한 형태의 FTL 중 페이지 단위 변환에 기반한 FTL은 유연성이 높고 효율적인 쓰레기 수집 작업이 가능하다는 점에서 가장 성능이 좋다고 알려져 있다. 한편 이 방법은 64GB MLC SSD의 경우 64MB 크기의 변환 테이블이 메모리에 올라와 있을 것을 요구하므로 현실적인 사용이 제한되어 있다. 본 논문에서는 효율적인 캐시 구조를 통해 SSD에서도 순수한 페이지 단위 변환을 사용하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 매핑 테이블 메타 데이터를 사용해 완전 연관 캐시를 구성하고 캐시크기에 무관하게 O(1)시간에 주소를 변환한다 다양한 환경에서 수집한 트레이스를 이용한 시뮬레이션 결과 32KB의 캐시 공간의 경우 80% 이상, 512KB의 경우 90% 이상의 적중률을 보였다. 이 경우 메모리 사용량은 64MB의 1. 9% 에 불과하며 캐시 미스로 인한 오버헤드는 실행시간 기준으로 2% 미만으로 측정되었다.