• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.9-18
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• 2013

플래시 메모리는 비휘발성, 저전력, 빠른 입출력, 충격에 강함 등과 같은 많은 장점으로 스마트 기기 및 임베디드 시스템의 저장매체로 많이 사용되고 있다. 낸드(NAND) 플래시에 사용되는 파일시스템(File System)은 대표적으로 YAFFS2, JFFS2, UBIFS 등이 있다. 본 논문에서는 최근 리눅스 커널에 포함된 UBIFS 파일시스템에 메모리 할당을 달리하여 I/O 성능을 실험한다. 제안한 I/O 성능 분석은 순차접근 방법과 랜덤접근으로 분류하고, 메모리 할당은 kmalloc(), vmalloc(), kmem_cache()를 사용하여 6가지 유형으로 나누어 실험하였다. 실험을 통하여 6가지 유형 중 UBI 서브시스템과 UBIFS에 vmalloc()과 kmalloc()을 적용한 2번째 유형이 순차읽기 12.45%, 순차다시쓰기 11.23%의 빠른 성능을 보였으며 랜덤 읽기에는 7.82% 랜덤 쓰기에서는 6.90%의 성능 향상을 보였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제15권2호
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• pp.98-113
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• 2009

낸드 플래시 메모리는 하드디스크 드라이브와 물리적 특성이 다르기 때문에, 기존 하드디스크 드라이브를 위한 파일 시스템을 낸드 플래시 메모리에서 그대로 사용할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 낸드 플래시 메모리 전용 파일 시스템이 개발되었으나 파일의 메타 정보를 파일 데이타와 분리하여 저장하는 구조 때문에, 파일이 쓰여질 때마다 파일의 메타 정보가 저장된 페이지를 갱신하는 오버헤드가 존재한다. 또한, 파일 시스템이나 파일 자체의 메타 정보가 저장된 페이지가 손실되었을 때, 파일 시스템이 실패하게 되는 안정성의 문제가 있다. 본 논문에서는 이와 같은 효율성 문제와 안정성 문제를 해결하기 위해 자기 서술 페이지(Self-Description Page) 기법과 메모리 상의 코어 파일 시스템(In Memory Core File System) 기법을 제안한다. 이 기법을 적용하여 새롭게 개발한 SDFS(Self-Description File System)에서는 낸드 플래시 메모리 내의 일부 페이지들이 실패하더라도 파일 시스템을 안전하게 복구할 수 있으며, YAFFS2보다 쓰기와 읽기 성능을 각각 평균 36%, 15% 향상시켰고, 마운트 시간을 최대 1/20까지 단축시켰다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권2호
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• pp.241-245
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• 2008

비휘발성 속성을 가지면서 램의 특성을 동시에 제공하는 비휘발성 램의 효과적인 활용을 목적으로, 모든 메타데이타를 비휘발성 램에서 관리하고 파일데이타만 낸드플래시에서 관리하는 MiNV(Metadata in NVram) 파일시스템이 이미 제안된 바 있다. 본 연구에서는 MiNV 파일시스템에서 가비지 컬렉션 수행에 대한 효율성을 실험적으로 분석하고, 가비지 컬렉션의 효율성이 전체 파일시스템 성능에 미치는 영향에 대해서 살펴본다. MiNV 파일시스템은 동일한 가비지 컬렉션 기법을 적용하더라도 YAFFS보다 더 효율적으로 가비지 컬렉션을 수행한다. 성능 평가 결과에서 MiNV 파일시스템은 전체 낸드플래시에서 가용한 블록의 개수가 부족할 때 발생하는 공격적인 가비지 컬렉션의 발생 빈도를 줄임과 동시에 공격적인 가비지 컬렉션 수행 시점을 늦춤을 확인하였다. 이와 더불어, 실험 결과는 이러한 가비지 컬렉션에 대한 효율성이 파일시스템의 성능향상에 기여함을 보여준다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제2권3호
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• pp.147-152
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• 2006

NAND flash memory-based embedded systems are becoming increasingly common. These embedded systems have to provide a fast boot time. In this paper, we have designed and proposed a flash file system for embedded systems that require fast booting. By using a Flash Image Area, which keeps the latest flash memory information such as types and status of all blocks, the file system mounting time can be reduced significantly. We have shown by experiments that our file system outperforms YAFFS and RFFS.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (B)
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• pp.280-284
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• 2007

현재 임베디드 환경이 대두되면서 저장 매체로 플래쉬 메모리가 하드디스크를 대체하여 각광을 받고 있다. 이는 휴대폰과 같은 임베디드 환경의 이동성과 관련하여 플래쉬 메모리의 여러 물리적인 특징이 하드디스크보다 이런 환경에 적합하기 때문이다. 본 논문에서는 이런 부분은 배제하고 성능 측면만을 고려하여 하드디스크와 플래쉬 메모리를 비교해 보았다. 측정을 위해 2개의 보드를 사용하였다. 보드 1에서는 FAT 파일시스템 하드디스크와 FAT 플래쉬 메모리로 저장 매체에 따른 성능 측정을 위해 환경을 구축하였다. 보드 2는 FAT 플래쉬 메모리와 YAFFS 플래쉬 메모리로 플래쉬 메모리가 기존 파일시스템과 전용 파일시스템에 따라 얼마만큼의 성능 차이를 내는지 알아보기 위해 환경을 구축하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권6호
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• pp.330-338
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• 2010

현재 낸드 플래시 메모리는 다양한 이동형 기기에 활용되면서 급격하고 지속적인 성장을 하고 있다. 사용자들은 더욱 용량이 크고 빠른 기기들을 요구하지만, 현재의 낸드 플래시 파일 시스템은 결함 상황에서 복구 및 초기화 시간이 미디어의 용량에 비례하여 지연되는 문제가 있으며 이는 기기의 부팅 시간을 지연시켜 사람들의 불편을 초래한다. 우리는 이를 해결하기 위해 파일 시스템 초기화 시간이 미디어의 용량과 무관하도록 '작업 영역 기법'을 제안한다. 작업 영역 기법은 한 시점에서 낸드 플래시 메모리의 일부 영역만을 작업 공간으로 정의하고 유지하며 쓰기 명령을 작업 공간 안에서만 수행시킨다. 따라서 결합 상황에서 복구시 검색해야 할 크기를 최근 작업 영역으로 제한하므로써 결함 복구 수행 시간이 낸드 플래시 메모리 용량과 비례하지 않도록 한다. 우리는 이러한 작업 영역 기법을 YAFFS2를 기반으로 구현하였으며 기존 기법들과 초기화 성능을 비교해 보았다. 그 결과 1기가 낸드 플래시 메모리상에서 결함 복구 수행 시간이 기존의 로그 기반 기법에 비해 25배 가량 단축됨을 확인했다. 이러한 격차는 낸드 플래시 메모리 용량이 늘어날수록 커질 것이다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권3호
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• pp.256-260
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• 2008

본 연구의 목표는 낸드 플래시 메모리용 파일시스템의 고질적인 문제점인 파일 시스템 마운트 지연시간을 개선하는 것이다. 이를 위하여 바이트 접근성을 가지는 비휘발성 랜덤 억세스 메모리 소자와 낸드 플래시로 계층적 저장시스템을 구성하고, 바이트 접근성을 가지는 비휘발성 랜덤 억세스 메모리 소자 상에 파일 시스템 메타 데이타를 위치시키는 기법을 개발하였다. 데이타 무결성을 지원하고, 고속의 랜덤 읽기/쓰기가 가능한 비휘발성 랜덤 억세스 메모리 소자에 메타 데이타를 위치시킴으로써 낸드 플래시에 저장된 메타 데이타를 관리하기 위해 Spare 영역과 Object Header 영역에 구성된 항목가운데 불필요한 항목을 제거할 수 있었다. 또한, Object Header의 자료구조를 효율적으로 설계하여 이전 연구인 FRASH1.0에서 파일 생성/삭제 성능 저하를 초래한 Object Header를 스캔하는 단계를 제거하였다. 최적화된 비휘발성 랜덤 억세스 메모리 소자의 자료구조와 개발된 알고리즘을 실제 파일 시스템으로 구현한 FRASH1.5를 개발하였다. 이것을 채용한 FRASH1.5의 성능을 평가한 결과 마운트 동작 시간은 이전 연구인 FRASH1.0 대비 2배 이상 단축시킬 수 있었고, 파일 생성성능은 FRASH1.0 대비 $3{\sim}8%$ 향상되었다. 특히, 파일 크기가 크고, 개수가 많을 경우는 기존 YAFFS 대비 성능 저하 없이 마운트 시간을 8배 이상 감소시킬 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제35권2호
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• pp.94-101
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• 2008

램의 특성과 비휘발성 저장매체의 특성을 동시에 가지고 있는 비휘발성 램을 시스템 소프트웨어에서 효과적으로 활용한다면 전체 시스템의 성능 향상에 크게 기여할 수 있다. 비휘발성 램을 활용함으로써 시스템 소프트웨어의 성능을 향상시키고자 하는 노력 중의 하나로, 본 연구에서는 비휘발성 램을 고려하는 MiNV (Metadata in NVram) 파일시스템을 설계하고 구현하였다. MiNV 파일시스템은 모든 메타데이타를 비휘발성 램에 저장, 관리하고 일반 파일데이타는 낸드플래시 메모리에 저장하고 관리한다. 본 논문에서는 MiNV 파일시스템이 기존의 플래시 메모리 기반 파일시스템과 비교해서 얼마나 높은 성능 향상을 얻을 수 있는지를 정량적으로 보여준다. 성능 평가 결과, 비휘발성 램을 활용하는 파일시스템은 극도로 짧은 마운트 시간만을 필요로 한다. 기존의 대표적인 플래시 메모리 파일시스템인 YAFFS와 비교했을 때, MiNV 파일시스템은 동일한 워크로드를 처리하면서 보다 적은 횟수의 플래시 메모리에 대한 페이지 읽기, 쓰기, 그리고 블록 소거 연산을 요청한다. 플래시 메모리 연산 횟수에서의 이득은 MiNV 파일시스템의 수행속도 향상에 그대로 반영되어, 수행속도 측면에서 MiNV 파일시스템은 YAFFS보다 평균 400% 정도의 성능 향상을 보인다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(B)
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• pp.44-47
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• 2011

임베디드 시스템에 저장매체로 사용되는 NAND플래시 메모리의 용량이 급격하게 증가하여 부팅 과정에서 파일 시스템을 마운트 하는데 필요한 시간이 점점 길어지고 있다. 특히 갑작스럽게 전원공급이 중단되거나 오류로 인해 비정상적인 종료가 발생하면 복구시간은 더 길어질 수 있으며, 이러한 문제는 실시간 저장 매체로서 활용될 수 있는 플래시 파일 시스템의 가용성을 낮게 하여 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 본 논문에서는 플래시 파일 시스템의 가용성을 높이기 위한 빠른 마운트 기법을 제안한다. 제안 기법은 스마트 체크포인팅 알고리즘을 이용하여 체크포인트의 가용성을 높이는 방법이다. 제안된 기법을 NAND 플래시 전용 파일 시스템인 YAFFS2에 구현하였고, 성능 분석 결과 기존의 기법에 비해 쓰기 빈도가 동적인 환경에서 마운트 시간을 최대 30%정도 줄이는 효과가 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제34권12호
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• pp.683-695
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• 2007

기존 NAND 플래시 메모리 기반 파일 시스템은 NAND 플래시 메모리 특성의 하나인 마모도로 인하여 삭제 횟수를 고려해야 하므로 특정 영역을 지속적으로 필요로 하는 정보는 파일 시스템에 저장될 수 없다. 이로 인하여 대부분의 NAND 플래시 메모리 파일 시스템은 마운트될 때 플래시 메모리 전체를 스캔하여 파일 시스템 구조를 파악한다. 따라서 마운트 시간은 NAND 플래시 메모리 크기에 따라 선형적으로 증가할 뿐만 아니라 NAND 플래시 메모리의 사용 형태에 따라 매우 달라 질 수 있다. 또한, NAND 플래시 메모리를 저장 장치로 많이 사용하는 모바일 기기는 특성상 안정적인 전원 공급을 보장받지 못하기 때문에 NAND 플래시 메모리 파일 시스템의 안정성 확보를 위한 대책이 요구 된다. 본 논문에서는 NAND 플래시 메모리 전용 파일 시스템의 마운트 시간을 향상시키고, 예기치 않은 정전과 같은 상황이 발생하여도 파일 시스템이 오동작하지 않고, 일관성 있게 복구가 가능하도록 설계하고 구현하였다. 구현된 파일 시스템은 기존의 NAND 플래시 메모리 기반 파일 시스템인 JFFS2에 비해 최대 19배, YAFFS와는 2배 정도 향상된 마운트 성능을 보였으며, 안정성 측면에서도 좋은 안정성을 가진 JFFS2와 같은 성능을 보였다.