• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.58-61
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• 2010

본 논문에서는 I/O Filter Driver 와 NAND FLASH Memory의 적용을 통한 HDD 저장장치의 느린 I/O 성능을 개선하기 위한 방법에 대해 연구했다. 반도체 부품으로서 빠른 I/O 성능을 보이는 NANDFLASH Memory의 적용과 이를 구동시키기 위한 Filter Driver (Device Driver)를 적용했으며, 이를 통해 HDD 저장장치의 향상된 I/O성능을 분석하고 개선하는 방법을 제안한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.1635-1641
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• 2011

본 논문에서는 NAND FLASH Memory를 HDD 의 Cache 로 사용하기 위해 I/O 용 Filter Driver의 구현을 제시 했으며, 이를 통해 HDD 저장장치의 느린 I/O 성능을 개선하기 위한 방법에 대해 연구했다. 반도체 부품으로서 빠른 I/O 성능을 보이는 NAND FLASH Memory이지만, 비싼 가격 때문에 HDD를 통째로 대체할 수 없음에서 본 개선 방법을 제안했다. 본 연구는 SSD의 빠른 I/O성능과 Filter Driver 의 Cache 관리 성능을 통해서 적은 비용으로 HDD의 높은 Performance를 이루어 냄을 목적으로 한다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제22권10호
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• pp.497-503
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• 2016

비휘발성 메모리 같은 차세대 저장장치의 등장으로 저장장치 지연시간은 거의 사라질 것이다. 예전에는 저장장치 지연시간이 가장 큰 문제였기 때문에 소프트웨어의 효율성은 중요한 문제가 아니었다. 하지만 이제는 소프트웨어 오버헤드가 해결해야 할 문제점으로 나타나고 있다. 소프트웨어 오버헤드를 최소화하기 위해 많은 연구자들은 메모리 매핑을 이용한 파일 입출력 기법을 제안하고 있다. 메모리 맵 파일 입출력 기법을 사용하면 기존 운영체제의 복잡한 파일 입출력 스택을 피할 수 있을 뿐 아니라 빈번한 사용자/커널 모드 변환도 최소화할 수 있다. 또한 다수의 메모리 복사 오버헤드도 최소화 할 수 있다. 하지만 메모리 맵 파일 입출력 기법에도 해결해야 할 문제점이 존재한다. 메모리 맵 파일 입출력 메커니즘도 느린 블록 디바이스를 효율적으로 관리하기 위해 설계된 기존 운영체제의 일부이기 때문이다. 본 논문에서는 메모리 맵 파일 입출력의 오버헤드 문제점을 설명하고 실험을 통해 그 문제점을 확인한다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.27-34
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• 2013

대용량의 NAND 플래시 메모리가 출시됨으로써, 다양한 용도로 사용이 가능해 졌다. 특히 모바일기기의 멀티미디어 기능 확장으로 인해 대용량 NAND 플래시 메모리의 수요가 증가하고 있다. YAFFS2, NILFS2, JFFS2 파일시스템은 NAND 플래시 메모리 전용 파일시스템이다. 본 논문에서는 각 3개의 파일시스템에 4개의 I/O scheduler : CFQ(Complete Fair Queuing) I/O scheduler, NOOP(No Operation) I/O scheduler, Anticipatory I/O scheduler, Deadline I/O scheduler에 대한 순차적인 읽기, 쓰기 성능을 분석하였다. JFFS2 파일시스템 상에서의 Anticipatory I/O scheduler가 다른 I/O scheduler보다 쓰기 8%, 읽기 1.5% 이상 시간이 단축되었다. YAFFS2 파일시스템상에서는 4개의 I/O scheduler 시간이 일정하다. NILFS2 파일시스템에서는 Deadline I/O scheduler가 다른 I/O scheduler보다 쓰기 2%, NOOP I/O scheduler가 읽기 6%정도 시간이 단축 된다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권4호
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• pp.427-433
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• 2015

컴퓨팅 시스템이 급속도로 발전함에 따라 빠른 데이터 처리가 요구되고, 이를 위한 고성능 저장 장치 기술이 요구되고 있다. 차세대 메모리인 뉴메모리는 고성능 저장장치에 활용될 수 있는 장점을 가진다. 뉴메모리는 비휘발성을 가지고 있으며, DRAM (Dynamic Random Access Memory)에 가까운 접근 속도를 가지고 있어서, 업계 및 학계로 하여금 새로운 저장장치의 역할을 할 수 있을 것이라는 기대를 받고 있다. 본 연구는 뉴메모리를 저장장치로 활용하기 위한 기술로 NTL (New memory Translation Layer)을 제시한다. NTL은 기존의 디스크 파일시스템을 뉴메모리에서 사용할 수 있게 하여 높은 호환성을 제공하며, 블록 단위가 아닌 바이트 단위로 입출력 데이터를 처리하여 높은 데이터 처리량을 제공한다. 본 논문에서는 NTL의 설계에 대해 서술하며, NTL을 통해 얻는 성능 이점을 보여주기 위한 실험 결과를 제시한다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권5호
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• pp.524-530
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• 2016

기존보다 데이터를 빠르게 접근하기 위한 노력과 비-휘발성 메모리의 발전은 메모리 파일 시스템 연구에 큰 기여를 해왔다. 메모리 파일 시스템은 파일 입출력의 고성능을 위해서 기존에 사용하는 읽기-쓰기 입출력보다 오버헤드가 적은 메모리 맵 파일 입출력을 사용하도록 제안하고 있다. 하지만 메모리 맵 파일 입출력을 사용하게 되면서 페이지 테이블을 구축할 때 발생하는 오버헤드가 전체 입출력 성능의 큰 부분을 차지하게 되었다. 또한 같은 파일이 반복적으로 접근될 때마다 페이지 테이블을 매번 삭제하기 때문에, 오버헤드가 불필요하게 중복되어서 발생한다는 점을 발견했다. 본 논문이 제안하는 매핑 캐시는 이러한 중복되는 오버헤드를 제거하기 위해서, 매핑이 해제될 때 파일의 페이지 테이블을 제거하지 않고 저장하고 있다가 다시 접근될 때 이를 재활용할 수 있도록 고안한 기법이다. 매핑 캐시는 기존 파일 입출력 성능보다 2.8배, 그리고 웹서버 전체 성능보다 12% 향상을 보였다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제24권3호
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• pp.129-137
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• 2018

낸드 플래시 메모리 기반의 NVMe(Non-Volatile Memory express) SSD(Solid State Drive)는 멀티 I/O 큐 환경을 제공하는 PCIe 인터페이스 기반에 NVMe 프로토콜을 사용하는 저장장치이다. NVMe SSD는 Multi-core 시스템에서 병렬 I/O 처리가 가능하고 SATA SSD에 비해 대역폭이 크며 대용량의 저장 공간을 제공하기 때문에 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 등에 사용될 차세대 저장장치로 주목받고 있다. 하지만 가상화 시스템에서는 소프트웨어 I/O 스택의 병목으로 인하여 NVMe SSD의 성능을 충분히 활용하지 못하고 있다. 특히, Xen과 KVM과 같이 호스트 시스템의 I/O 스택을 사용하는 경우에는, 호스트 시스템과 가상머신의 중복된 I/O 스택을 통해서 입출력이 처리되기 때문에 성능 저하가 크게 발생한다. 본 논문에서는 NVMe SSD에 직접 접근하는 기술을 KVM 가상화 시스템에 적용함으로써 가상 머신 I/O의 성능을 향상시키는 Direct-AIO (Direct-Asynchronous I/O)엔진을 제안한다. 그리고 QEMU 에뮬레이터에 제안한 엔진을 개발하고 기존의 I/O 엔진과의 성능 차이를 비교 및 분석한다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제8권1호
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• pp.9-17
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• 2019

In this article, we present a performance enhancement scheme for mobile applications by adopting persistent memory. The proposed scheme supports the deadline guarantee of real-time applications like a video player, and also provides reasonable performances for non-real-time applications. To do so, we analyze the program execution path of mobile software platforms and find two sources of unpredictable time delays that make the deadline-guarantee of real-time applications difficult. The first is the irregular activation of garbage collection in flash storage and the second is the blocking and time-slice based scheduling used in mobile platforms. We resolve these two issues by adopting high performance persistent memory as the storage of real-time applications. By maintaining real-time applications and their data in persistent memory, I/O latency can become predictable because persistent memory does not need garbage collection. Also, we present a new scheduler that exclusively allocates a processor core to a real-time application. Although processor cycles can be wasted while a real-time application performs I/O, we depict that the processor utilization is not degraded significantly due to the acceleration of I/O by adopting persistent memory. Simulation experiments show that the proposed scheme improves the deadline misses of real-time applications by 90% in comparison with the legacy I/O scheme used in mobile systems.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권1호
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• pp.40-45
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• 2008

We developed small molecular organic nonvolatile $4F^2$ memory cells using metal layer evaporation followed by $O_2$ plasma oxidation. Our memory cells sandwich an upper ${\alpha}$-NPD layer, Al nanocrystals surrounded by $Al_2O_3$, and a bottom ${\alpha}$-NPD layer between top and bottom electrodes. Their nonvolatile memory characteristics are excellent: the $V_{th},\;V_p$ (program), $V_e$ (erase), memory margin ($I_{on}/I_{off}$), data retention time, and erase and program endurance were 2.6 V, 5.3 V, 8.5 V, ${\approx}1.5{\times}10^2,\;1{\times}10^5s$, and $1{\times}10^3$ cycles, respectively. They also demonstrated symmetrical current versus voltage characteristics and a reversible erase and program process, indicating potential for terabit-level nonvolatile memory.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제12권1호
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• pp.76-81
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• 2023

Journaling file systems are widely used to keep file systems in a consistent state against crash situations. As traditional journaling file systems are designed for block I/O devices like hard disks, they are not efficient for emerging byte-addressable NVM (non-volatile memory) media. In this article, we present a new in-memory journaling file system for NVM that is different from traditional journaling file systems in two respects. First, our file system journals only modified portions of metadata instead of whole blocks based on the byte-addressable I/O feature of NVM. Second, our file system bypasses the heavy software I/O stack while journaling by making use of an in-memory file system interface. Measurement studies using the IOzone benchmark show that the proposed file system performs 64.7% better than Ext4 on average.