• International journal of advanced smart convergence
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• 제10권1호
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• pp.142-150
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• 2021

Open-channel SSD is a new type of Solid-State Disk (SSD) that improves the garbage collection overhead and write amplification due to physical constraints of NAND flash memory by exposing the internal structure of the SSD to the host. However, the host-level Flash Translation Layer (FTL) provided for open-channel SSDs in the current Linux kernel consumes host memory excessively because it use page-level mapping table to translate logical address to physical address. Therefore, in this paper, we implemente a selective mapping table loading scheme that loads only a currently required part of the mapping table to the mapping table cache from SSD instead of entire mapping table. In addition, to increase the hit ratio of the mapping table cache, filesystem information and mapping table access history are utilized for cache replacement policy. The proposed scheme is implemented in the host-level FTL of the Linux kernel and evaluated using open-channel SSD emulator. According to the evaluation results, we can achieve 80% of I/O performance using the only 32% of memory usage compared to the previous host-level FTL.

• 한국항행학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.684-690
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• 2009

본 논문에서는 차세대 스토리지 시스템의 디스크 시스템인 DDR-SSD를 이용하여 RAID 레벨 5를 구성하였을 때 고속화 방법을 제안한다. DDR-SSD는 HDD와 Flash SSD와는 다른 특성을 가지고 있기 때문에 기존의 고속화 기법으로는 최상의 성능을 보이지 못한다. 본 논문에서는 고속화를 위해 패리티 정보만 저장하는 패리티 캐시를 사용하는 것과 패리티 캐시의 저장 셀인 패리티 셀의 구조를 제안하였다. 이것은 디스크 접근 횟수의 감소보다는 패리티 연산 오버헤드를 감소시킨다.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2014년도 제50차 하계학술대회논문집 22권2호
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• pp.343-345
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• 2014

플래시 메모리의 인기가 증가하면서 스토리지 시스템의 변화를 가져왔다. 플래시 메모리 기반의 SSD(Solid State Disk)는 기존의 HDD(Hard Disk Drive)를 대체할 매체로 주목을 받고 있으며 HDD에 비해 훨씬 더 높은 대역폭, 랜덤 접근 성능 및 충격에 강한 장점들을 갖는다. 그러나 플래시 메모리는 HDD와 달리 덮어쓰기(In-Place update)가 불가능 하기 때문에, 데이터를 업데이트 하기 위해서는 해당영역을 지운 후 업데이트를 해야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 캐시 안에서의 거의 접근하지 않을 블락과 캐시로 들어가는 것을 막기 위한 기법을 제시한다. 이것은 캐시의 오염을 막고 더 오랜 기간 동안 캐시 안에서 인기 있는 블락 들을 유지하고 높은 히트율로 연결될 것이다. 또한 캐시 교체의 수를 줄임으로써 SSD의 쓰기를 감소할 것이고 그 결과 성능 뿐만 아니라 SSD의 수명도 연장 에도 도움이 될 것이다.

• 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.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권8호
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• pp.954-960
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• 2015

스토리지는 응용 프로그램의 성능에 가장 큰 영향을 주므로 가상화된 IoT 게이트웨이를 사용 한 홈 클라우드 환경에서 매우 중요하다. 스토리지의 성능 향상을 위해 SSD와 같은 고성능의 디스크를 캐시로 사용해 왔으나 취약한 쓰기 성능과 제한된 셀 수명 문제로 인해 주로 읽기 전용 캐시로 사용하였다. 그러나 사용자 응용의 성능 향상을 위해서는 읽기 작업뿐만 아니라 쓰기 작업의 성능도 매우 중요하다. 본 논문은 이러한 환경에서 읽기 및 쓰기에 모두 사용 가능한 새로운 SSD 캐시 기법을 제안한다. 실험을 통해 본 캐시 기법이 응용 프로그램의 임의 쓰기 작업을 순차적 동작으로 변환시켜 성능 향상을 이룰 수 있음을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제8권7호
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• pp.159-166
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• 2019

상용화된 많은 SSD와 달리 DRAM-less SSD는 원가절감, 전력소모량 감소 등의 이유로 DRAM을 가지고 있지 않다. 따라서 DRAM의 부재로 인해 입출력 성능이 저하될 가능성이 존재하며, 이는 호스트의 메모리 일부를 SSD 컨트롤러가 사용할 수 있는 NVMe 인터페이스의 HMB 기능을 통해 개선할 여지가 있다. 본 논문에서는 현재 상용화된 여러 DRAM-less SSD가 DRAM을 가지고 있는 동급 SSD에 비해 실제로 입출력 성능이 떨어지지만 HMB 기능을 사용해 일부 개선하고 있으며, 이는 SSD 컨트롤러가 호스트의 메모리를 매핑테이블 캐시로 주로 사용하고 있기 때문이라는 점을 다양한 실험을 통해 증명한다.

• 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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• 제37권6호
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• pp.308-314
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• 2010

최근 들어, 플래시메모리의 가격이 지속적으로 낮춰지고, 플래시메모리 기반 SSD 컨트롤러 기술이 급격하게 발전하면서 중저가의 고성능 플래시 SSD가 시장에 널리 보급되고 있다. 하지만, 데이터베이스 분야에서 가격 동의 이유로 당분간 플래시 SSD가 하드디스크를 완전히 대체하기는 쉽지 않을 것이다. 대신 플래시 SSD의 빠른 성능을 캐시 용도로 활용하는 접근법이 현실적이고, 실제로 하드디스크와 플래시메모리를 하이브리드 형태로 사용하는 접근법들이 제시되었다. 본 논문에서는 기존의 접근법들과는 달리, 플래시 SSD를 데이터베이스의 버퍼에서 밀려나는 페이지들을 순차적으로 저장하고, 재 참조될 때 하드디스크 대신 플래시 SSD에서 읽혀지도록 하는 확장 버퍼 아키텍처를 제안한다. 플래시 SSD를 저장장치 레벨에서 캐시로 사용하는 기존 방법들에 비해, 플래시 SSD를 호스트 시스템에서 확장 버퍼로 사용함으로써 원기 측면에서 주 버퍼에서 밀려나는 웹 페이지(warm page)들에 대해 상당한 성능 개선을 이룰 수 있다. TPC-C 트레이스를 사용한 시뮬레이션 결과, 주 버퍼에 없는 페이지들이 확장 버퍼에서 찾아지는 적중률이 60%를 넘는 사실을 알 수 있었다. 이 확장 버퍼 아키텍처는, 동일한 비용을 지불하는 다른 접근법, 즉 DRAM을 버퍼로 추가하는 기법과 하드디스크를 추가하는 기법에 비해 가격 대비 성능 개선 효과가 높다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권4호
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• pp.117-123
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• 2013

최근 클라우드 스토리지 환경에서 전통적인 스토리지장치인 하드디스크를 대체하여 SSD(Solid-State Drive)의 사용량이 증가하고 있다. SSD는 기계적인 동작이 없어 빠른 입출력 성능을 가지는 반면 덮어쓰기가 불가능한 특성을 가지고 있어 공간 효율성을 위한 관리가 중요하다. 이와 같은 마모도 특성을 갖는 SSD의 공간 효율성을 효과적으로 관리하기 위해 데이터 중복제거 기법을 이용한다. 하지만 데이터 중복제거 기법은 데이터 청킹, 해싱, 해시값 검색과정 연산을 포함하기 때문에 오버헤드가 발생하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 SSD 스토리지 시스템에서 PRAM 캐시를 이용한 데이터 중복제거 기법을 제안한다. 제안한 방법은 DRAM의 1차 해시테이블에 PRAM에 캐싱된 데이터를 위한 해시값들을 저장하고, LRU(Least Recently Used)기법을 이용하여 관리한다. PRAM의 2차 해시테이블에는 SSD 스토리지에 저장된 데이터에 대한 해시값들을 저장하고, DRAM의 1차 해시테이블에 대한 백업을 PRAM에 유지함으로써 전원 손실등에 대비하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 실험결과, 제안하는 기법은 기존의 DRAM에 모든 해시값들을 저장하여 관리하는 기법보다 SSD의 쓰기 횟수 및 연산시간을 워크로드별 평균 44.2%, 38.8%의 감소 효과를 보였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권4호
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• pp.462-466
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• 2010

본 논문은 하드디스크와 NAND 플래시메모리를 동시에 사용하는 저장 시스템 환경에서 전력 소모를 최소화하는 버퍼 캐쉬 관리 기법을 제안한다. 저장장치별 전력 소모율과 입출력 연산 종류(읽기 또는 쓰기) 및 블록의 재참조 가능성(최근성 및 빈도)을 통합적으로 고려하는 버퍼 캐쉬 관리 기법의 설계로 저장 시스템의 전력 소모량을 평균 18.0%, 최대 58.9%까지 줄일 수 있음을 보인다.