Recently the Solid State Drive (SSD) is widely used for storage system of various mobile devices. In this case, existing buffer replacement algorithms based on the hard disk do not consider characteristics of flash memory, so it caused performance degradation of the system. This paper proposes a novel buffer replacement policy called ABM (Asymmetric Buffer Management) policy. ABM policy separates read and write buffer space and applies different replacement unit and replacement algorithm for each buffer. In addition, write buffer delay scheme and dynamic size adaptation algorithm is applied for better performance. ABM outperforms other replacement policies, especially ABM-LRU-CLC shows 32% better performance than normal LRU policy.
Many studies on flash memory-based buffer replacement algorithms that consider the characteristics of flash memory have recently been developed. Conventional flash memory-based buffer replacement algorithms have the disadvantage that the operation speed slows down, because only the reference is checked when selecting a replacement target page and either the reference count is not considered, or when the reference time is considered, the elapsed time is considered. Therefore, this paper seeks to solve the problem of conventional flash memory-based buffer replacement algorithm by dividing pages into groups and considering the reference frequency and reference time when selecting the replacement target page. In addition, because flash memory has a limited lifespan, candidates for replacement pages are selected based on the number of deletions.
The effectiveness of buffer cache replacement algorithms is critical to the performance of I/O systems. In this paper, we propose the degree of inter-reference gap (DIG) based block replacement scheme that retains merits of the least recently used (LRU) such as simple implementation and good cache hit ratio (CHR) for general patterns of references, and improves CHR further. In the proposed scheme, cache blocks with low DIGs are distinguished from blocks with high DIGs and the replacement block is selected among high DIGs blocks as done in the low inter-reference recency set (LIRS) scheme. Thus, by having the effect of the partitioning the cache memory dynamically based on DIGs, CHR is improved. Trace-driven simulation is employed to verified the superiority of the DIG based scheme and shows that the performance improves up to about 175% compared to the LRU scheme and 3% compared to the LIRS scheme for the same traces.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.3
no.7
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pp.1669-1679
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1996
In this paper, we address the problem of how to replace huffers in multimedia database systems with time-varying skewed data access. The access pattern in the multimedia database system to support audio-on-demand and video-on-demand services is generally skewed with a few popular objects. In addition the access pattem of the skewed objects has a time-varying property. In such situations, our analysis indicates that conventional LRU(least Recently Used) and LFU(Least Frequently Used) schemes for buffer replacement algorithm(ABRN:Adaptive Buffer Replacement using Neural suited. We propose a new buffer replacement algorithm(ABRN:Adaptive Buffer Replacement using Neural Networks)using a neural network for multimedia database systems with time-varying skewed data access. The major role of our neural network classifies multimedia objects into two classes:a hot set frequently accessed with great popularity and a cold set randomly accessed with low populsrity. For the classification, the inter-arrival time values of sample objects are employed to train the neural network.Our algorithm partitions buffers into two regions to combine the best roperties of LRU and LFU.One region, which contains the 핫셋 objects, is managed by LFU replacement and the other region , which contains the cold set objects , is managed by LRUreplacement.We performed simulation experiments in an actual environment with time-varying skewed data accsee to compare our algorithm to LRU, LFU, and LRU-k which is a variation of LRU. Simulation resuults indicate that our proposed algorthm provides better performance as compared to the other algorithms. Good performance of the neural network-based replacement scheme means that this new approach can be also suited as an alternative to the existing page replacement and prefetching algorithms in virtual memory systems.
Many object oriented database systems manage object buffers to provide fast access to objects. Traditional buffer replacement algorithms based on fixed length pages simply assume that the cost incurred by operating a buffer is propertional to the number of buffer faults. However, this assumption no longer holds in an objects buffer where objects are of variable length and the cost of replacing an object varies for each object. In this paper, we propose a cost based replacement algorithm for object buffers. The proposed algorithm replaces the have minimum costs per unit time and unit space. The cost model extends the previous page based one to include the replacement costs and the sizes of objects. The performance tests show that proposed algorithm is almost always superior to the LRU-2 algorithm and in some cases is more than twice as fast. The idea of cost based replacement can be applied to any buffer management architectures that adopt earlier algorithms. It is especially useful in object oriented database systems where there is significant variation in replacement costs.
Previous buffer cache schemes for multimedia storage systems only exploited the sequential references of multimedia files and didn't consider looping references. However, in some video applications like foreign language learning, users mark the scene as loop area and then application automatically playbacks the scene several times. In this paper, we propose a new buffer replacement scheme, called HBM(Hybrid Buffer Management), for multimedia storage systems that have both sequential and looping references. Proposed scheme assumes that application layer informs reference pattern of files to file system. Then HBM applies an appropriate replacement policy to each file. Our simulation experiments show that HBM outperforms previous buffer cache schemes such as DISTANCE and LRU.
Seo, Dong-Mahn;Lee, Joa-Hyoung;Bang, Cheol-Seok;Lim, Dong-Sun;Jung, In-Bum;Kim, Yoon
Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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v.33
no.11
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pp.797-809
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2006
To support the QoS streams for large scale clients, the internal resources of VOD servers should be utilized based on the characteristics of the streaming media service. Among the various resources in the server, the main memory is used for the buffer space to the media data loaded from the disks and the buffer hit ratio has a great impact upon the server performance. However, if the buffer data with high hit ratio are replaced for the new media data as a result of the number of clients and the required movie titles are increased, the negative impact on the scalability of server performance is occurred. To address this problem, the buffer replacement policy considers the intrinsic characteristics of the streaming media such as the sequential access to large volume data and the highly disproportionate preference to specific movies. In this paper, the preference-based segment buffer replacement policy is proposed in the cluster-based VOD server to exploit the characteristics of the streaming media. Since the proposed method reflects both the temporal locality by the clients' preference and the spatial locality by the sequential access to media data, the buffer hit ratio would be improved as compared to the existing buffer replacement policy. The enhanced buffer hit ratio causes the fact that the performance scalability of the cluster-based VOD server is linearly improved as the number of cluster nodes is increased.
Flash Translation Layer(FTL) which enables NAND Flash memory-based storage system to be used as a block device is designed considering only characteristics of NAND Flash memory. However, since FTL precesses I/O requests which survived against buffer replacement algorithm, FTL algorithm has tight relationship with buffer replacement algorithm. Therefore, if we do not consider both FTL and buffer replacement algorithms, it is difficult to predict the actual I/O performance of the computer systems that have Flash memory-based storage system. The necessity of FTL and buffer replacement algorithm co-design arises here. In this work, we implemented I/O performance evaluation tool, IPSiNS, which simulates both the buffer replacement and FTL algorithms, simultaneously.
A shared disk (SD) cluster couples multiple nodes for high performance transaction processing, and all the coupled nodes share a common database at the disk level. To reduce the number of disk accesses, each node caches database pages in its memory buffer. Since a particular page may be cached simultaneously in different nodes, cache consistency should be maintained to ensure that nodes can always access the most recent version of database pages. Most cache consistency schemes proposed in the SD cluster adopted LRU as a buffer replacement algorithm. In this paper, we first present four buffer replacement algorithms that consider the characteristics of the SD cluster. Then we compare the performance of the buffer replacement algorithms. We perform the experiments on a variety of cluster configurations and database workloads. The experiment results show that the proposed algorithms achieve performance improvement up to 5 times of LRU algorithm.
PRAM is being considered as a potential successor to DRAM because of its characteristics such as byte-addressability, non-volatility, and high density. To gain its benefits, buffer cache replacement algorithm based on PRAM has been actively studied. However, most of the previous studies on buffer cache replacement algorithm limitedly exploit the byte-level performance of PRAM by focusing its limited lifetime and slower access latency compared to DRAM. In this paper, we propose a novel buffer cache replacement algorithm that fully considers the byte-level performance of PRAM and the performance of secondary storage. To take advantage of small size write on PRAM, proposed scheme keeps pages, which are frequently accessed with a small size write, on PRAM and allows the selective page migration from DRAM to PRAM. As a result, our scheme significantly reduces the number of PRAM writes. Our experimental results indicate for real workloads that our scheme reduces the number of PRAM writes by up to 92% and improves its performance by up to 62% compared to CLOCK.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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