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[국내논문] 플래시 메모리 기반 임베디드 데이터베이스 시스템의 쓰기 성능 향상을 위한 지연쓰기 기법
Delayed Write Scheme to Enhance Write Performance of Flash Memory Based Embedded Database Systems 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.12 no.2, 2009년, pp.165 - 177  

송하주 (부경대학교 전자컴퓨터정보통신공학부) ,  권오흠 (부경대학교 전자컴퓨터정보통신공학부)

초록
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센서노드(sensor node)에서의 데이터 기록을 위해 NAND 플래시 메모리 기반의 임베디드 데이터베이스 시스템이 널리 사용되고 이다. 플래시 메모리의 쓰기 및 삭제연산은 읽기 연산에 비해 시간이 많이 소모되고 기억 소자를 마모시킨다. 따라서 이러한 연산들을 줄이는 것은 데이터베이스 시스템의 성능 향상과 메모리의 수명 증대 측면에서 중요하다. 본 논문에서는 이를 위해 지연쓰기 기법을 제안한다. 이 기법은 데이터페이스 페이지의 갱신 영역을 별도의 지연쓰기 레코드로 저장하여 데이터베이스 페이지 쓰기를 줄임으로써 플래시 메모리에 대한 쓰기연산과 삭제 연산을 감소시킨다. 따라서 제안하는 기법은 데이터 기록의 비중이 높은 센서노드 데이터베이스 시스템의 성능을 높이고 플래시 메모리의 수명을 늘리게 된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Embedded database systems (EDBMS) based on NAND flash memories are widely adopted for logging data on sensor nodes. Since write and erase operations of a flash memory are time consuming compared to read operations and wear memory cells, it is important to reduce these operations to enhance the EDBMS...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 개선하기 위해 기존 기법들은 주로 플래시 메모리상의 효과적인 인덱스 구조에 초점을 맞추었다. 이에 반해 본 논문에서는 데이터베이스 내의 인덱스 페이지가 아닌 일반 데이터 페이지들에 대해서도 플래시 메모리상에서 쓰기 성능을 높이기 위한 지연쓰기 기법을 제안하고자 한다. 먼저 제안하는 기법이 적용되는 센서노드용 임베디드 데이터베이스 시스템의 동작 환경은 다음과 같다.
  • 있다. 반면, 본 논문에서는 데이터베이스 내의 인덱스 페이지가 아닌 일반 데이터 페이지들에 대해서도 플래시 메모리상에서 쓰기 성능을 높이기 위한 기법을 제안하고자 한다.
  • 반면 제안하는 기법은 데이터베이스 페이지의 일부가 갱신되는 경우에는 페이지 전체에 대한 갱신을 가능한 늦추고 여러 페이지에 걸친 소규모의 갱신 연산을 합쳐서 하나의 페이지에 기록한다. 즉, 쓰기 연산을 줄이는 목적으로 한다. 로그에 기록되는 지연쓰기 레코드(일반적으로 수십 바이트) 단위도 ⑹보다 훨씬 작다고 할 수 있다.
  • 따라서 플래시 메모리 기반 데이터베이스 시스템에 있어 쓰기 연산을 줄이면 데이터베이스의 수행 성능을 높일 수 있다. 논문에서는 데이터베이스 페이지에 대한 갱신 내역을 별도의 지연쓰기 레코드로 저장하였다가 추후 해당 페이지가 다시 접근될 때는 지연쓰기 레코드의 내용을 병합하는 지연쓰기 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 갱신되는 데이터베이스 페이지의 개수를 줄임으로써 플래시 메모리 에 대한 쓰기와 소거 연산을 감소시킨다.

가설 설정

  • . 데이터베이스 엔진은 라이브러리 형태로 제공된다. 단일 프로그램에 응용 코드와 데이터베이스 엔진 코드가 결합되어 사용된다.
  • . 읽기 보다는 쓰기 연산 위주로 트랜잭션이 수행되는 환경을 가정한다.
  • . DROP.CELL: 주어진 위치의 레코드를 삭제 제안하는 기법에서 데이터 페이지는 임의의 순간에 오직 하나의 트랜잭션만이 갱신연산을 수행할 수 있는 것으로 하며 해당 트랜잭션이 종료되어야 다른 트랜잭션이 사용할 수 있는 것으로 가정한다. 아울러 지연쓰기의 대상은 인덱스 페이지와 페이지 크기보다 작은 레코드들 저장하는 페이지로 한정하고 BLOB(binary large object) 을 저장하기 위한 페이지는 제외한다.
  • 데이터베이스 페이지의 크기를 나타낸다. 1은 지연쓰기 파일의 메타정보에 대한 갱신 비용을 나타낸 것으로 1회의 페이지 쓰기가 발생하는 것으로 가정하였다. 따라서 P* d-P 이 양수가 되는 경우에만 지연쓰기를 적용한다.
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참고문헌 (14)

  1. Michael Wu and Willy Zwaenpoel, "eNVy: A Non-Volatile, Main Memory StorageSystem," Proceeding of 6th Symposium on Architectural Support for Programming Languages and Operating System, pp. 86-87, 1994. 

  2. Intel Corporation, Understanding the Flash Translation Layer (FTL) Specification, http://developer.intel.oom/. 

  3. Intel Corporation, 3 Volt Synchronous Intel StrataFlash Memory, http://www.intel.com/. 

  4. Suman Nath and Aman Kansal, "FlashDB: dynamic self-tuning database for NAND flash. Information Processing in Sensor Networks," pp. 410-419, Cambridge, Massachusetts, 2007. 

  5. D. Woodhouse, JFFs: The journaling flash file system, http://sources.redhat.com/jffs2/jffs2.pdf. 

  6. Wookey, "Yaffs - A file system designed for nand flash," Linux Conference and Tutorials. Leeds, UK, 2004. 

  7. M. Rosenblum and J,K. Ousterhout, 'The Design and Implementation of a Structured File System,' ACM Transaction on Computer Systems, Vo1.10, No.1, pp, 26-52, 1992. 

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  9. Song Lin, Demetrios Zeinalipour-Yazti, Vana Kalogeraki, Dimitrios Gunopulos, and Walid A. Najjar, "Efficient indexing data structures for flash-based sensor devices," ACM Transactions on Storage, Vol.2, No.4, pp. 468-503, 2006. 

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  11. Michael Owebs, The Definitive Guide to SQLite, Apress, 2006. 

  12. J,Kim, J,M. Kim, S.H. Noh, S.L. Min, and Y. Cho, "A Space-Efficient Flash Translation Layer for Compact Flash System," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vo1.48, No.2, pp. 366-375, 2002. 

  13. Sang-Won Lee and Bongki Moon, "Design of flash-based DBMS: an in-page logging approach," Proceedings of the ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, pp. 55-66, Beijing, China, 2007. 

  14. Jim Gray and Andreas Reuter, Transaction Processing: Concepts and Techniques, Elsevier Science & Technology Books, 1992. 

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