In this paper, we introduce new FTL(Flash Translation Layer) driver algorithm that tolerate the power off errors. FTL driver is the software that provide the block device interface to the upper layer software such as file systems or application programs that using the flash memory as a block device interfaced storage. Usually, the flash memory is used as the storage devices of the mobile system due to its low power consumption and small form factor. In mobile system, the state of the power supplement is not stable, because it using the small sized battery that has limited capacity. So, a sudden power off failure can be occurred when we read or write the data on the flash memory. During the write operation, power off failure may introduce the incomplete write operation. Incomplete write operation denotes the inconsistency of the data in flash memory. To provide the stable storage facility with flash memory in mobile system, FTL should provide the fault tolerance against the power off failure. SSR (Simple Sector Remapper) is a fault tolerant FTL driver that provides block device interface and also provides tolerance against power off errors.
Storage device based on Flash Memory have many attractive features such as high performance, low power consumption, shock resistance, and low weight, so they replace HDDs to a certain extent. An Storage device based on Flash Memory has FTL(Flash Translation Layer) which emulate block storage devices like HDDs. A garbage collection, one of major functions of FTL, effects highly on the performance and the lifetime of devices. However, there is no de facto standard for new garbage collection algorithms. To solve this problem, we propose File Clustering Algorithm. File Clustering Algorithm respect to update page from same file at the same time. So, these are clustered to same block. For this mechanism, We propose Page Allocation Policy in FTL and use MIN-MAX GAP to guarantee wear leveling. To verify the algorithm in this paper, we use TPC Benchmark. So, The performance evaluation reveals that the proposed algorithm has comparable result with the existing algorithms(No wear leveling, Hot/Cold) and shows approximately 690% improvement in terms of the wear leveling.
Flash memory based storage has been used in various mobile systems and now is to be used in Laptop computers in the name of Solid State Disk. The Flash memory has not only merits in terms of weight, shock resistance, and power consumption but also limitations like erase-before-write property. To overcome these limitations, Flash memory based storage requires special address mapping software called FTL(Flash-memory Translation Layer), which often performs merge operation for block recycling. In order to reduce block recycling cost in NAND Flash memory based storage, we introduce another block recycling scheme which we call migration. As a result, the FTL can select either merge or migration depending on their costs for each block recycling. Experimental results with Postmark benchmark and embedded system workload show that this cost-based selection of migration/merge operation improves the performance of Flash memory based storage. Also, we present a solution of macroscopic optimal migration/merge sequence that minimizes a block recycling cost for each migration/merge combination period. Experimental results show that the performance of Flash memory based storage can be more improved by the macroscopic optimization than the simple cost-based selection.
Flash memory has been widely used as an important storage device for consumer electronics. For the flash memory-based storage systems, FTL (Flash Translation Layer) is used to handle the mapping between a logical page address and a physical page address. Especially, log buffer-based FTLs provide a good performance with small-sized mapping information. In designing the log buffer-based FTL, one important factor is to determine the mapping structure between data blocks and log blocks, called associativity. While previous works use static associativity fixed at the design time, we propose a new log block mapping scheme which adjusts associativity based on the run-time workload. Our proposed scheme improves the I/O performance about 5~16% compared to the static scheme by adjusting the associativity to provide the best performance.
Recently, NAND flash memory has been widely used in embedded systems, personal computers, and server systems because of its attractive features, such as non-volatility, fast access speed, shock resistance, and low power consumption. Due to its hardware characteristics, specifically its 'erase-before-write' feature, Flash Translation Layer is required for using flash memory like hard disk drive. Many FTL schemes have been proposed, but conventional FTL schemes have problems such as block thrashing and block associativity problem. The KAST scheme tried to solve these problems by limiting the number of associations between data block and log block to K. But it has also block thrashing problem in random access I/O pattern. In this paper, we proposed a new FTL scheme, UDA-LBAST. Like KAST, the proposed scheme also limits the log block association, but does not limit data block association. So we could minimize the cost of merge operations, and reduce merge costs by using a new block reclaim scheme, log block garbage collection.
Recently, the flash memory consistently increases the storage capacity while the price of the memory is being cheap. This makes the mass storage SSD(Solid State Drive) popular. The flash memory, however, has a lot of defects. In order that these defects should be complimented, it is needed to use the FTL(Flash Translation Layer) as a special layer. To operate restrictions of the hardware efficiently, the FTL that is essential to work plays a role of transferring from the logical sector number of file systems to the physical sector number of the flash memory. Especially, the poor performance is attributed to Erase-Before-Write among the flash memory's restrictions, and even if there are lots of studies based on the log block, a few problems still exists in order for the mass storage flash memory to be operated. If the FAST based on Log Block-Based Flash often is generated in the wide locality causing the random writing, the merge operation will be occur as the sectors is not used in the data block. In other words, the block thrashing which is not effective occurs and then, the flash memory's performance get worse. If the log-block makes the overwriting caused, the log-block is executed like a cache and this technique contributes to developing the flash memory performance improvement. This study for the improvement of the random writing demonstrates that the log block is operated like not only the cache but also the entire flash memory so that the merge operation and the erase operation are diminished as there are a distinct mapping table called as the offset mapping table for the operation. The new FTL is to be defined as the XAST(extensively-Associative Sector Translation). The XAST manages the offset mapping table with efficiency based on the spatial locality and temporal locality.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.15
no.1
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pp.9-16
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2020
Recently, the capacity of SSD has been increasing rapidly due to the improvement of flash memory density. To take full advantage of these SSDs, first of all, FTL's prompt adaptation is necessary. The FTL is a translation layer existing in SSDs to overcome the drawback of the SSD that cannot be modified in place, and has garbage collection and caching functions in addition to the map table management function. In this study, we focus on caching function, compare and analyze the cache implementation methodologies, and propose improved methods. Typical cache implementations divide the cache into groups, manage and retrieve the caches in the group as a linked list. Thus, searches are made in the order of the linked list. In contrast, we propose a method of sequential searching using the search area group of a cache registered in the map table regardless of the linked list and cache group. Experimental results show that the proposed method has a 2.5 times improvement over the conventional method.
Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2014.07a
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pp.227-229
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2014
플래시 메모리는 빠른 처리 속도, 비휘발성, 저 전력, 강한 내구성 등으로 인해 최근 스마트폰, 태블릿, 노트북, 컴퓨터와 같은 여러 분야에서 많이 사용하고 있다. 최근 기존에 사용하던 NAND 플래시가 미세화 기술의 한계에 봉착함에 따라 기존 2차원 구조의 NAND플래시를 대처할 장치로 3차원 수직구조 NAND 플래시 메모리(3D Vertical NAND)가 주목받고 있다. 기존의 플래시 메모리는 데이터를 효율적으로 삽입/삭제/검색하기 위해 B-tree와 같은 색인기법을 필요로 한다. 플래시 메모리 상에서 B-tree 구현에 관한 기존 연구로서는 BFTL(B-Tree Flash Translation Layer)기법이 최초로 제안되었다. 현재 3차원 V-NAND 구조의 플래시 메모리가 시작품으로 제작되어 머지않아 양산 될 예정이다. 본 논문에서는 향후 출시될 3차원 구조의 플래시 메모리에 적합한 Octree 기반의 파일시스템을 제안한다.
Due to advantages of NAND flash memory such as non-volatility, low access latency, low energy consumption, light weight, small size and shock resistance, it has become a better alternative over traditional magnetic disk drives, and has been widely used. Traditional DBMSs including mobile DBMSs may run on flash memory without any modification by using Flash Translation Layer (FTL), which emulates a random access block device to hide the characteristics of flash memory such as "erase-before-update". However, most existing FTLs are optimized for file systems, not for DBMSs, and traditional DBMSs are not aware of them. Also, traditional DBMSs do not consider the characteristics of flash memory. In this paper, we propose a flash-conscious storage system for DBMSs that utilizes flash memory as a main storage medium, and carefully put the characteristics of flash memory into considerations. The proposed flash-conscious storage system exploits log records to avoid costly update operations. It is shown that the proposed storage system outperforms the state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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