• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.583-593
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• 2007

본 논문에서는 플래시 메모리 기반의 가상 메모리 시스템에서 페이지 부재를 처리하는 과정에 있어서 플래시 메모리에 대한 삭제연산을 줄여 시스템에서의 전력 소모를 줄일 수 있고 플래시 메모리를 균등하게 사용함으로써 플래시 메모리의 마모도 평준화 정도를 좋게 할 수 있는 CFLRU/C, CFLRU/E, DL-CFLRU/E 페이지 교체 알고리즘을 연구하였다. 제안한 기법은 메인 메모리의 페이지를 클린 페이지와 더티 페이지로 구분하고 가장 오랫동안 사용되지 않았던 페이지들 중에서 클린 페이지를 빅팀으로 선택한다. 이때, 클린 페이지가 없다면 CFLRU/C 기법은 정해진 윈도우 내에서 참조 횟수가 가장 적은 더티 페이지를 빅팀으로 선택하고, CFLRU/E 기법은 페이지가 속한 블록의 삭제 연산 횟수가 적은 더티 페이지를 빅팀으로 선택한다. DL-CFLRU/E 기법은 클린 페이지 리스트와 더티 페이지 리스트를 따로 관리하며 페이지 부재가 발생할 때 우선 클린 페이지 리스트에서 클린 페이지를 선택하며, 클린 페이지 리스트가 빈 경우, 더티 페이지 리스트에서 블록 삭제 연산 횟수가 적은 페이지를 선택한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해서 제안한 기법이 기존 기법들(LRU, CFLRU)보다 플래시 메모리의 삭제 연산을 줄일 수 있었고, 마모도 평준화 정도를 향상시킬 수 있음을 보였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.7-14
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• 2017

Due to the recent advances in Phage-Change Memory (PCM) technologies, a new memory hierarchy of computer systems with PCM is expected to appear. In this paper, we present a new page replacement policy that adopts PCM as a high speed swap device. As PCM has limited write endurance, our goal is to minimize the amount of data written to PCM. To do so, we defer the eviction of dirty pages in proportion to their dirtiness. However, excessive preservation of dirty pages in memory may deteriorate the page fault rate, especially when the memory capacity is not enough to accommodate full working-set pages. Thus, our policy monitors the current working-set size of the system, and controls the deferring level of dirty pages not to degrade the system performances. Simulation experiments show that the proposed policy reduces the write traffic to PCM by 160% without performance degradations.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권9호
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• pp.1071-1077
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• 2015

본 논문은 PCM을 가상메모리 스왑 장치로 사용하는 시스템을 위한 새로운 페이지 교체 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 메모리 내의 각 페이지에 대한 수정 정도를 고려해서 교체 대상 페이지를 선정하며 이를 통해 PCM에 발생시키는 쓰기량을 줄인다. 즉, 제안하는 기법은 페이지의 수정 정도를 서브페이지 단위로 관리하고 최근에 사용되지 않은 페이지 중 수정된 서브페이지의 수가 최소인 페이지를 교체한다. 트레이스를 이용한 재현 실험을 통해 제안한 기법이 기존 CLOCK 알고리즘 대비 평균 22.9% 최대 73.7%의 PCM 쓰기량을 절감함을 확인하였다. 또한 PCM의 수명과 에너지 소모율을 각각 평균 49.0%와 3.0% 개선함을 보였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권9호
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• pp.634-641
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• 2006

플래시 메모리는 비휘발성이며 빠른 I/O 처리 속도와 같은 많은 장점들이 있으나, in-placeupdate가 불가능하고 읽기/쓰기/지우기 작업의 속도가 다르다는 단점을 지니고 있다. 버퍼 캐시를 통해 플래시 메모리 기반 저장장치의 성능을 향상시키기 위해서는 수행 속도가 느림은 물론 지우기 작업의 수행 횟수에 직접적인 영향을 끼치는 쓰기 작업의 횟수를 줄이는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 기존의 LRU 버퍼교체 정책에 not-cold-dirty-page에 대한 교체를 지연하는 알고리즘을 적용한 새로운 버퍼교체 정책(LRU-Dirty Page Later-Cold Detection, 이하 LRU-DPL-CD)을 제시하고 성능을 분석한다. 트레이스 기반 시뮬레이션 실험에서 LRU-DPL-CD는 버퍼 적중률의 큰 감소 없이 쓰기 작업과 지우기 작업의 횟수를 감소시켰으며, 그 결과 전체 플래시 메모리의 I/O 수행속도가 증가하는 결과를 보였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권1호
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• pp.68-76
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• 2015

Phase-change memory (PCM) is a promising technology that is anticipated to be used in the memory hierarchy of future computer systems. However, its access time is relatively slower than DRAM and it has limited endurance cycle. Due to this reason, PCM is being considered as a high-speed storage medium (like swap device) or long-latency memory. In this paper, we adopt PCM as a virtual memory swap device and present a new page replacement policy that considers the characteristics of PCM. Specifically, we aim to reduce the write traffic to PCM by considering the dirtiness of pages when making a replacement decision. The proposed replacement policy tracks the dirtiness of a page at the granularity of a sub-page and replaces the least dirty page among pages not recently used. Experimental results with various workloads show that the proposed policy reduces the amount of data written to PCM by 22.9% on average and up to 73.7% compared to CLOCK. It also extends the lifespan of PCM by 49.0% and reduces the energy consumption of PCM by 3.0% on average.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제36권5호
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• pp.412-421
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• 2009

NAND 플래시 메모리는 특성상 덮어쓰기 연산이 불가능하기 때문에 지움 연산이 선행되어야 하므로 I/O 처리 속도가 느려지게 되어 성능저하의 원인이 된다. 또한 지움 횟수가 제한적 이어서 지움 연산이 빈번히 발생하게 되면, NAND 플래시 메모리의 수명이 줄어든다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 NAND 플래시 메모리의 특성을 고려한 쓰기 지연 기법을 사용하면, 쓰기 횟수가 줄어들어 I/O 성능 향상에 도움이 되지만, 캐시 적중률이 낮아진다. 본 논문은 NAND 플래시 메모리 파일 시스템을 위한 더블캐시를 활용한 페이지 관리 정책을 제안한다. 더블 캐시는 실질적인 캐시인 Real Cache와 참조 페이지의 패턴을 관찰하기 위한 Ghost Cache로 구성된다. 이 정책은 Ghost Cache에서 쓰기를 지연함으로써 Real Cache에서의 적중률을 유지할 수 있고, Ghost Cache를 Dirty 리스트와 Clean 리스트로 구성하여 Dirty 페이지에 대한 탐색 시간을 줄임으로써 쓰기 연산 성능을 높인다. 기존 정책들과의 성능을 비교한 결과 제안된 정책이 기존 정책들에 비해 평균적으로 적중률은 20.57%, 그리고 I/O 성능은 20.59% 우수했고, 쓰기 횟수는 30.75% 줄었다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제14권3호
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• pp.161-170
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• 2022

Recently, NAND-type flash memory has been regarded to be new promising storage media for large-scale database systems. For flash memory to be employed for that purpose, we need to reduce its expensive update cost caused by the inablity of in-place updates. To remedy such a drawback in flash memory, we propose a new flash-aware buffering scheme that enables virtual flushing of dirty pages. To this end, we slightly alter the tradional algorithms used for the logging scheme and buffer management scheme. By using the mechanism of virtual flushing, our proposed buffering scheme can efficiently prevent the frequenct occureces of page updates in flash storage. Besides the advantage of reduced page updates, the proposed viurtual flushing mechanism works favorably for shorneing a recocery time in the presense of failure. This is because it can reduce the time for redo actions during a recovry process. Owing to those two benefits, we can say that our scheme couble be very profitable when it is incorporated into cutting-edge flash-based database systems.

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권4호
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• pp.235-244
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• 2007

메인메모리와 저장장치사이의 속도차이에 대한 소프트웨어적 보완 기법으로서 캐싱 및 선반입 정책이 대부분의 시스템에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 프로그램의 페이지 참조 패턴을 고려하지 않은 리눅스 커널의 캐싱 및 선반입 정책을 개선하고자 NAND 플래시 메모리용 파일시스템 계층에서 동작하는 Flash Cache Core Module(FCCM)을 YAFFS 상에서 설계 및 구현하였다. FCCM은 커널의 안정성과 호환성을 지원하기위해 커널과 독립적인 구조를 가지며, 플래시 메모리의 특성을 고려한 Dirty-Last 메모리 교체 기법과 페이지의 히트 여부에 따른 선반입 페이지 대기큐를 구현하였다. FCCM은 리눅스의 캐시 및 선반입 정책과 비교해 I/O 횟수와 요구되는 선반입양이 각각 최대 55%(평균 20%) 및 최대 55%(평균 24%)까지 감소했다.

• 정보처리학회논문지D
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• 제16D권6호
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• pp.825-834
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• 2009

최근에 낸드 플래시 메모리는 빠른 접근속도, 저 전력 소모, 높은 내구성 등의 특성으로 인하여 차세대 대용량 저장 매체로 각광 받고 있다. 그러나 디스크 기반의 저장 장치와는 달리 비대칭적인 읽기, 쓰기, 소거 연산의 처리 속도를 가지고 있고 제자리 갱신이 불가능한 특성을 가지고 있다. 따라서 디스크 기반 시스템의 버퍼 교체 정책은 플래시 메모리 기반의 시스템에서 좋은 성능을 보이지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 플래시 메모리의 특성을 고려한 새로운 플래시 메모리 기반의 버퍼 교체 정책이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 디스크 기반의 저장 장치에서 우수한 성능을 보인 CLOCK-Pro를 낸드 플래시 메모리의 특성을 고려하여 개선한 CLOCK-NAND를 제안한다. CLOCK-NAND는 CLOCK-Pro의 알고리즘에 기반하며, 추가적으로 페이지 접근 정보를 효율적으로 활용하기 위한 새로운 핫 페이지 변경을 한다. 또한, 더티인 핫 페이지에 대해 콜드 변경 지연 정책을 사용하여 쓰기 연산을 지연하며, 이러한 새로운 정책들로 인하여 낸드 플래시 메모리에서 쓰기 연산 횟수를 효율적으로 줄이는 우수한 성능을 보인다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.85-91
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• 2019

논문에서는 플래시 스토리지 기반의 고성능 트랜잭션 처리시스템을 구현할 때 유용한 스냅샷을 사용한 로깅 및 데이터베이스 복구 기법을 제안한다. 제안된 기법은 플래시 메모리의 I/O 특성인 페이지 갱신/읽기 비용 간의 비대칭성에 기반한다. 즉, I/O 비용이 큰 페이지 갱신을 대신하여 스냅샷 로그라는 페이지 단위의 물리적 redo를 위한 로그를 기록하고 이를 실시간으로 적용할 수 있게 하였다. 이를 통해 로깅의 목적인 빠른 시스템 복구란 목적 외에도 더티 페이지를 재기록 없이 버퍼풀에서 삭제할 수 있게 하였다. 이런 방식은 페이지 갱신 비용과 읽기 비용 간에 차이가 없는 기존 HDD(Hard Disk Drive)에서는 성능 개선을 기대할 수 없다. 하지만 플래시 메모리인 SSD에 적용할 때는 페이지 갱신 횟수의 감소에 따른 성능 향상과 빠른 시스템 복구를 기대할 수 있다. 제안된 기법은 스냅샷 로그와 기존의 로그가 서로 섞여 기록된 상황에서 기존 REDO 알고리즘의 간단한 변경만으로 적용될 수 있기 때문에, 향후 구현될 SSD 기반 데이터베이스 시스템의 성능 개선에 사용될 수 있을 것이다.