IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.14
no.2
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pp.63-69
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2019
Recently, ultra-low latency flash storage devices such as Z-SSD and Optane SSD were introduced with the significant technological improvement in the storage devices which provide much faster response time than today's other NVMe SSDs. With such ultra-low latency, $10{\mu}s$, storage devices the cost of context switch could be an overhead during interrupt-driven I/O completion process. As an interrupt-driven I/O completion process could bring an interrupt handling overhead, polling or hybrid-polling for the I/O completion is known to perform better. In this paper, we analyze tail latency problem in a polling process caused by process scheduling in data center environment where multiple applications run simultaneously under one system and we introduce our adaptive polling selection technique which dynamically selects efficient processing method between two techniques according to the system's conditions.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.18
no.4
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pp.9-18
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2013
Flash memory is mostly used on smart devices and embedded systems because of its nonvolatile memory, low power, quick I/O, resistant shock, and other benefits. Generally the typical file systems base on the NAND flash memory are YAFFS2, JFFS2, UBIFS, and etc. In this paper, we had variously made an experiment regarding I/O performance using our schemes and the UBIFS of the latest Linux Kernel. The proposed I/O performance analyses were classified as a sequential access and a random access. Our experiment consists of 6 cases using kmalloc(), vmalloc(), and kmem_cache(). As a result of our experiment analyses, the sequential reading and the sequential rewriting increased by 12%, 11% when the Case 2 has applied vmalloc() and kmalloc() to the UBI subsystem and the UBIFS. Also, the performance improved more by 7.82%, 6.90% than the Case 1 at the random read and the random write.
This paper presents an intelligent prefetching technique that significantly improves performance of hybrid fash-disk storage, a combination of flash memory and hard disk. Since flash memory embedded in a hybrid device is much faster than hard disk in terms of I/O operations, it can be utilized as a 'cache' space to improve system performance. The basic strategy for prefetching is to utilize sequential pattern mining, with which we can extract the access patterns of objects from historical access sequences. We use two techniques for enhancing the performance of hybrid storage with prefetching. One of them is to modify a FAST algorithm for mapping the flash memory. The other is to extend the unit of prefetching to a block level as well as a file level for effectively utilizing flash memory space. For evaluating the proposed technique, we perform the experiments using the synthetic data and real UCC data, and prove the usability of our technique.
Recently, demands for computer systems with multicore CPUs and high-performance flash-based storage devices (i.e., flash SSD) have rapidly grown in cloud computing, surer-computing, and enterprise storage/database systems. Journaling file systems running on high-performance systems do not exploit the full I/O bandwidth of high-performance SSDs. In this article, we evaluate and analyze the performance of the Linux EXT4 file system with high-performance SSDs and multicore CPUs. The system used in this study has 72 cores and Intel NVMe SSD, and the flash SSD has performance up to 2800/1900 MB/s for sequential read/write operations. Our experimental results show that checkpointing in the EXT4 file system is a major overhead. Furthermore, we optimize the checkpointing procedure and our optimized EXT4 file system shows up to 92% better performance than the original EXT4 file system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.9
no.6
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pp.1696-1704
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2008
The conventional hard disk has been the dominant database storage system for over 25 years. Recently, hybrid systems which incorporate the advantages of flash memory into the conventional hard disks are considered to be the next dominant storage systems. Their features are satisfying the requirements like enhanced data I/O, energy consumption and reduced boot time, and they are sufficient to hybrid storage systems as major database storages. However, we need to improve traditional index management schemes based on B-Tree due to the relatively slow characteristics of hard disk operations, as compared to flashmemory. In order to achieve this goal, we propose a new index management scheme called FNC-Tree. FNC-Tree-based index management enhanced search and update performance by caching data objects in unused free area of flash leaf nodes to reduce slow hard disk I/Os in index access processes. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that our scheme outperforms the traditional index management schemes.
The NAND flash memory based SSDs are considered to replace the existing HDDs. To maximize the I/O performance, SSD is composed of several NAND flash memories in parallel. However, to adopt the hybrid mapping scheme in SSD may cause degradation of the I/O performance. In this paper, we propose a new mapping scheme for the SSD called WADPM. WADPM loads only necessary mapping information into RAM and dynamically adjusts the size of mapping information in the RAM. So, WADPM avoids the shortcoming of page-level mapping scheme that requires too large mapping table. Performance evaluation using simulations shows that I/O performance of WADPM is 3.5 times better than the hybrid-mapping scheme and maximum size of mapping table of WADPM is about 50% in comparison with the page-level mapping scheme.
Recently, NAND flash memory is being used as the swap device of virtual memory as well as the file storage of mobile systems. Since temporal locality is dominant in page references of virtual memory, LRU and its approximated CLOCK algorithms are widely used. However, cost of a write operation in flash memory is much larger than that of a read operation, and thus a page replacement algorithm should consider this factor. This paper analyzes virtual memory read/write reference patterns individually, and observes the ranking inversion problem of temporal locality in write references which is not observed in read references. With this observation, we present a new page replacement algorithm considering write frequency as well as temporal locality in estimating write reference behaviors. This new algorithm dynamically allocates memory space to read/write operations based on their reference patterns and I/O costs. Though the algorithm has no external parameter to tune, it supports optimized implementations for virtual memory systems, and also performs 20-66% better than CLOCK, CAR, and CFLRU algorithms.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.19
no.4
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pp.85-91
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2019
In this paper, we propose a new logging and recovery scheme that is suited for the high-performance transaction processing system base on flash memory storage. The proposed scheme is designed by considering flash's I/O characteristic of asymmetric costs between page update/read operations. That is, we substitute the costly update operation with writing and real-time usage of snapshot log, which is for the page-level physical redo. From this, we can avoid costly rewriting of a dirty page when it is evicted form a buffering pool. while supporting efficient revery procedure. The proposed scheme would be not lucrative in the case of HDD-based system. However, the proposed scheme offers the performance advance sush as a reduced number of updates and the fast system recovery time, in the case of flash storage such as SSD (solid state drive). Because the proposed scheme can easily be applied to existing systems by saving our snapshot records and ordinary log records together, our scheme can be used for improving the performance of upcoming SSD-based database systems through a tiny modification to existing REDO algorithms.
Park, Jun-Seok;Lee, Eun-Ji;Seo, Hyun-Min;Koh, Kern
Journal of KIISE:Computing Practices and Letters
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v.15
no.12
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pp.913-917
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2009
Flash memories have asymmetric I/O costs for read and write in terms of latency and energy consumption. However, the ratio of these costs is dependent on the type of storage. Moreover, it is becoming more common to use two flash memories on a system as an internal memory and an external memory card. For this reason, buffer cache replacement algorithms should consider I/O costs of device as well as possibility of reference. This paper presents WWCLOCK(Write-Weighted CLOCK) algorithm which directly uses I/O costs of devices along with recency and frequency of cache blocks to selecting a victim to evict from the buffer cache. WWCLOCK can be used for wide range of storage devices with different I/O cost and for systems that are using two or more memory devices at the same time. In addition to this, it has low time and space complexity comparable to CLOCK algorithm. Trace-driven simulations show that the proposed algorithm reduces the total I/O time compared with LRU by 36.2% on average.
Mobile Multimedia File System, MNFS, is a file system which extensively exploits NAND FLASH Memory, Since general Flash file systems does not precisely meet the criteria of mobile devices such as MP3 Player, PMP, Digital Camcorder, MNFS is designed to guarantee the optimal performance of FLASH Memory file system. Among many features MNFS provides, there are three distinguishable characteristics. MNFS guarantees, first, constant response time in sequential write requests of the file system, second, fast file system mounting time, and lastly least memory footprint. MNFS implements four schemes to provide such features, Hybrid mapping scheme to map file system metadata and user data, manipulation of user data allocation to fit allocation unit of file data into allocation unit of NAND FLASH Memory, iBAT (in core only Block Allocation Table) to minimize the metadata, and bottom-up representation of directory. Prototype implementation of MNFS was tested and measured its performance on ARM9 processor and 1Gbit NAND FLASH Memory environment. Its performance was compared with YAFFS, NAND FLASH File system, and FAT file system which use FTL. This enables to observe constant request time for sequential write request. It shows 30 times faster mounting time to YAFFS, and reduces 95% of HEAP memory consumption compared to YAFFS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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