SSD는 하드디스크와 다른 구조를 갖고 있으며, 단편화된 잦은 쓰기 연산에 취약하다는 점 등 기존의 환경과는 차이가 있기 때문에 이런 환경에서 발생하는 연산, 특히 I/O 연산에 대한 분석이 필수적이다. 기존의 I/O 연산 측정도구로 사용되던 벤치마크를 이용하여 SSD의 성능을 측정할 경우에는 상위단계에서의 읽기, 쓰기, 성능만 분석되기 어렵기 때문에 하위단계에서 실제로 SSD상의 I/O연산의 수행 성능을 정확히 측정하기 어렵다. SSD는 내부 저장 알고리즘의 효율성에 따라서 성능 차이가 크기 때문에 정확한 성능을 측정할 수 있는 분석 도구가 필요하다. 본 논문에서는 SSD상에서의 I/O연산의 계층적 분석을 위한 모듈을 제안한다.
1 cm 아크릴 판과 SSD 가 9MeV 전자선의 측방선량분포 및 깊이선량분포에 미치는 영향을 평가하여 아크릴 판을 전자선치료에서 에너지 저하체로 사용하는 타당성이 있는가를 분석하는 것이 목적이다 .Varian Clinac-2100C 에서 발생되는 9MeV 전자선을 7MeV로 저하시키기 위해 lcm 두께의 아크릴 판을 이용하였다. 아크릴 판은 엑스선 표적에서 65.4cm에 있는 전자선응용장치 상단에 두었으며, 조사면의 크기는 SSD 100cm 에서 l0$\times$10cm로 하였다. 100cm, 105cm, 110cm의 세 가지 SSD에 대해 선축상 깊이선량분포와 최대선량점깊이 (1.4cm) 에서 가로방향과 세로방향의 측방선량분포를 3D 물팬톰을 이용하여 측정하였다. 깊이선량분포에서는 최대선량점과 85% 선량점 ,50% 선량점 깊이와 표면에서 평균에너지, 실비정과 표면에서 최빈에너지를 비교하였다. 측방선량분포 측정으로부터 평탄도, 피넘브러폭, 실조사면크기를 비교하였다. 참조를 위한 목적에서 9MeV 전자선도 측정하였다. SSD가 l00cm 에서 l10cm로 증가함에 따라 7MeV 전자의 표면선량율이 85.5% 에서 82.2% 로 감소하였고, 선량증가영역을 제외하고는 깊이선량분포는 SSD에 영향을 받지 않았다. 평탄도는 7MeV가 4.7% 에서 10.4% 로 변하여 9MeV 의 1.4% 에서 3.5% 로 변한 것에 비하여 심하게 변하였다. 피넘브러폭은 7MeV 가 1.52cm 에서 3.03cm 로 증대하여 9MeV 의 1.14 cm에서 1.63cm로 증대된 것에 비해 심하게 변하였다. 7 MeV 전자선의 실조사면크기는 10.75cm에서 12.85 cm로 증대하여 9MeV 전자선의 10.32cm 에서 11.46cm 로 증대하는 것에 비해 심하게 변하였다. 가상선원표면거리는 7 MeV, 9MeV 각각에 대해 49.8cm,88.5cm였다. 에너지 저하체를 이용하는 경우에도 그렇지 않은 경우와 마찬가지로 SSD가 멀어져도 선량증가영역을 제외하고는 깊이선량분포는 변하지 않았다. 에너지 저하체를 사용하면 그렇지 않은 경우에 비해 SSD 가 증가하면 평탄도가 허용범위를 넘어 나빠지고, 피넘브러 폭은 넓어지며 조사면 크기가 더 심하게 커진다. 가상선원표면거리는 현저하게 짧아졌다. 결론적으로 전자선치료에서 특히 먼 SSD 에서 에너지 저하체를 이용하지 않는 것이 바람직하다고 생각된다.
SSD는 고성능 저전력 스토리지 시스템으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 SSD를 사용한 RAID 장치의 성능을 분석하는 연구를 수행하였다. 하드웨어 RAID 5 시스템에서 SSD의 개수, 스트라이프 크기, 리퀘스트 크기, NCQ의 값을 변화시키며 임의 읽기/쓰기 동작의 성능을 분석하였다. 실험 결과를 바탕으로 본 논문에서는 패리티를 기반으로 한 RAID 5 시스템에서 임의 쓰기 성능의 문제점을 보여주고, RAID 5 시스템의 구성에 대한 재고가 필요함을 보인다.
이 논문에서는 Solid State Drives(SSD)의 구조적인 특성을 활용한 Native Command Queueing(NCQ) 스케줄링 기법을 제안하려 한다. SSD는 Hard Disk Drives(HDD)와 달리 접근시간이 매우 짧고, 읽기/쓰기 속도가 서로 다르다는 특성이 있다. 그리고 SSD 내부에는 HDD와 마찬가지로 버퍼캐시가 존재한다. 이런 특성들을 활용하여 커맨드가 처리되는데 걸리는 시간을 모델링할 수 있다. 이렇게 모델링한 처리시간을 짧은 순서대로 스케줄링 정책에 적용하여 응답속도를 개선할 수 있다.
본 논문에서는 SSD 성능에 영향을 주는 특징(또는 특징 집합)을 평가하는 방법을 제안한다. 제안하는 평가 방법은 기존 연구의 "두 응용프로그램에서 추출한 IO 트레이스들이 서로 유사한 IO 패턴을 갖을 때, 동일한 SSD 에서의 수행 시간은 유사하다"는 관찰에 기반한다. 이를 통하여 우리는 주어진 SSD 에서 후보 특징들을 평가하고, 가장 높은 평가를 받는 특징 집합을 확인한다.
NAND 플래시 메모리 기반의 Solid State Disk (SSD)의 내부에는 Flash Translation Layer (FTL)이라는 소프트웨어가 사용되고 있다. FTL은 파일 시스템으로부터 요청되는 논리 주소를 플래시 메모리의 물리 주소로 변환하며 이를 위하여 사상 테이블을 사용한다. 사상 테이블의 빠른 접근을 위하여 사상 테이블은 SSD 내부의 RAM에 유지하는데 SSD의 용량이 커지게 되면 사상 테이블로 인해 요구되는 RAM의 크기도 커지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 FTL의 사상 테이블을 페이지 단위로 나누어 필요할 때마다 RAM에 적재하는 다단계 사상 테이블 기법을 연구하였다.
전통적인 대용량 스토리지 시스템을 위해 하드디스크 기반의 RAID 시스템이 사용되고 있다. 그러나 하드디스크 기반의 RAID 시스템은 외부의 충격에 약하기 때문에 데이터의 신뢰성이 낮고 스핀들 모터의 빈번한 동작으로 인해 전력소모가 많다. 따라서 본 논문에서는 하드디스크를 대체하여 다양한 Erasure 코드를 적용한 SSD 기반 RAID-6 시스템을 제안한다. 제안된 방법으로 Reed-Solomon, EVENODD, Liberation 코딩 기법을 파일시스템 레벨과 디바이스 드라이버 레벨에 각각 적용하였다. 그리고 SSD의 수명저하에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 데이터 할당 기법을 적용하였다. 제안된 Erasure 코드가 적용된 RAID-6 시스템에 HDD 와 SSD 를 사용하여 실험한 결과 Liberation 코드가 다른 코드에 비해 SSD 수명저하에 영향을 적게 끼침을 파악하였으며, Erasure 코드들을 파일시스템 레벨에 적용 하였을 경우보다 디바이스 드라이버 레벨에 적용하였을 때 성능이 더 높았다. 또한 HDD를 기반으로 사용하였을 경우 보다 SSD 를 기반으로 사용하였을 경우에 입출력 성능이 4.5%~8.5% 더 향상 되었고 전력소모는 18%~40% 절감되었다.
SSD는 낸드 플래시 메모리의 배열로 구성되어 있기 때문에 하드 디스크와는 달리 블록 당 쓰기 가능 횟수가 정해져 있고, 덮어쓰기가 불가능 하다는 특성을 가지고 있다. 이와 같이 기존의 하드 디스크와는 다른 특징을 갖는 SSD를 효과적으로 관리하기 위해 FTL을 이용한다. FTL은 맵핑 방식에 따라 페이지, 블록, 로그 블록 맵핑 방식으로 구분하는데, 그 중 로그 블록 맵핑 방식 기법 중 BAST와 FAST는 합병 연산 시 페이지 복사와 삭제 연산이 많이 발생하여 SSD의 성능이 떨어지는 문제를 갖고 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 SSD 내부에 PRAM을 접근빈도 체크영역 및 로그 블록과 Hot 데이터를 저장하는 영역으로 할당하여 접근빈도에 따라 데이터를 할당하는 기법 및 교체기법을 제안한다. 제안된 방법은 접근빈도에 따라 Cold 데이터는 플래시 메모리에 할당하며 덮어쓰기가 가능한 PRAM에 로그 블록과 접근 빈도가 높은 데이터를 할당함으로써, 합병 연산 및 삭제 연산을 줄여 SSD의 성능과 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 용량의 한계가 있는 PRAM의 활용률을 높이기 위해 데이터 교체 방법을 사용한다. 실험결과 삭제연산의 경우 제안한 방법이 BAST에 비해 약 46%정도 FAST에 비해 약 38%정도 횟수가 감소되었고, 쓰기 성능의 경우 각각 기존 BAST, FAST에 비해 34%, 19%의 성능이 향상되었고, 읽기 성능 역시 각각 5%, 3%의 성능 향상을 보였다.
본 대부분의 기업들은 업무 프로세스가 전산화되어 있기 때문에 전산장애나 재해로 인해 시스템이 다운되면 기업의 신뢰성과 사업의 연속성에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 기업에서는 데이터 손실이 없는 비즈니스 연속성에 대한 관심이 고도화되는 실정이다. 본 논문에서는 시스템 장애를 물리적 장애와 논리적 장애로 분리하여 정의하고 실시간 데이터백업에 필요한 IOPS 성능을 개선하기 위한 Flash SSD를 이용하는 CDP 시스템을 제안하였다. Flash SSD를 사용한 CDP의 IOPS 성능을 측정하기 위하여 실험 시스템을 구성하고, 블록크기의 변화에 따른 IOPS를 실험한 결과, Flash SSD를 이용한 CDP 시스템의 IOPS 성능이 S-ATA에 비해 약 50배 향상되는 것으로 확인하였다.
인터넷 대용량 서버에서 다수 접속자의 데이터를 고속으로 처리하기 위하여 반도체디스크(SSD)를 사용하고 있다. 본 논문에서는 DRAM을 SSD로 사용하는 서버환경에서 갑작스런 전원장애 시에 데이터의 안정성을 확보하기 위한 고속백업 분산저장 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 백업컨트롤러에서 DRAM 데이터를 중간버퍼를 활용한 스케줄링 기법으로 플래시메모리에 분산저장 하는 방법이다. 본 논문에서는 제안한 알고리즘을 기존 백업알고리즘과 동일한 조건의 대용량 서버환경에서 백업처리성능 비교시험을 실시하였다. 시험결과에 의하면 제안한 알고리즘은 기존 알고리즘에 비하여 DRAM의 데이터를 약 2배 이상 고속으로 백업저장을 할 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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