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NAND 플래시 변환 계층에서 전력 소모에 영향을 미치는 페이지 캐싱 전략의 비교·분석
A Comparative Analysis on Page Caching Strategies Affecting Energy Consumption in the NAND Flash Translation Layer 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.13 no.3, 2018년, pp.109 - 116  

이형봉 (Gangneung-Wonju National University) ,  정태윤 (Gangneung-Wonju National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

SSDs that are not allowed in-place update within the allocated page cause another allocation of a new page that will replace the previous page at the moment data modification occurs. This intrinsic characteristic of SSDs requires many changes to the existing HDD-based IO theory. In this paper, we co...

주제어

#SSD   #NAND Flash   #FTL   #Buffer cache   #LRU   #NUR  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 플래시 고유 특성에 따라 SSD 내부에 제공되는 캐시 운용 방법들을 전력 소모 관점에서 비교ㆍ분석하여 가장 적합한 캐시 전략을 권고한다. 이를 위해 2 장에서 SSD의 문제점 및 해결 방안을 고찰하고, 3 장에서 FTL 캐시 실험 계획을 설계하며, 4 장에서 실험 결과를 분석한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Solid State Disk란? SSD (Solid State Disk)는 원래 고체 상태의 반도체 디스크라는 의미로서, RAM을 디스크 용도로 활용한다면 이 또한 SSD라 말할 수 있다. 그러나 보통 디스크라 하면 전원이 없는 상태에서도 기록 내용을 보존하는 ROM 성격의 저장 매체를 의미하므로 일반적으로 SSD는 플래시 메모리 기반 반도체 디스크를, 그 중에서도 NAND 플래시 메모리 기반 반도체 디스크를 지칭한다 [1].
SSD의 단점은? 그러나 SSD는 현재 저장된 데이터를 그 위치에 즉시 다시 쓸 수 없다는 큰 단점이 있다. 서론에서 언급한 바와 같이 플래시 메모리는 일정한 크기 단 위별로 접근하기 때문에 어떤 비트 소자는 전자를 채우고, 다른 어떤 비트 소자는 전자를 비우는 등의 서로 다른 일을 한 번의 조작으로 동시에 할 수 없다.
페이지 별 데이터 쓰기 연산은 초기 상태를 바탕으로 수정이 필요한 비트 소자 모두에 대하여 전자 채우기나 지우기 등 둘 중 한 가지를 선 택해서 일괄 적용해야 하는 이유는? 그러나 SSD는 현재 저장된 데이터를 그 위치에 즉시 다시 쓸 수 없다는 큰 단점이 있다. 서론에서 언급한 바와 같이 플래시 메모리는 일정한 크기 단 위별로 접근하기 때문에 어떤 비트 소자는 전자를 채우고, 다른 어떤 비트 소자는 전자를 비우는 등의 서로 다른 일을 한 번의 조작으로 동시에 할 수 없다. 따라서 페이지 별 데이터 쓰기 연산은 초기 상태를 바탕으로 수정이 필요한 비트 소자 모두에 대하여 전자 채우기나 지우기 등 둘 중 한 가지를 선 택해서 일괄 적용해야 한다.
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참고문헌 (17)

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory 

  2. V. Mohan, T. Bunker, L. Grupp, S. Gurumurthi, M.R. Stan, S. Swanson, "Modeling Power Consumption of NAND Flash Memories Using FlashPower," IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuit and Stsrems, Vol. 32, No. 7, pp. 1031-1044, 2013. 

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  3. http://www.storagereview.com/corsair_vengeance_ddr3_ram_disk_review 

  4. https://www.anandtech.com/show/6337/samsung-ssd-840-250gb-review 

  5. http://www.storagereview.com/wd_black_4tb_desktop_hard_drive_review_wd4003fzex 

  6. D. Lee, Y.I. Eom, "SSD Caching For Improving Performance of Virtualized IoT Gateway," Journal of KIISE, Vol. 42, No. 8, pp. 954-960, 2015 (in Korean). 

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  7. C. Han, J Ryu, D Lee, K. Kang, H. Shin, "File-System-Level SSD Caching for Improving Application Launch Time," Journal of KIISE, Vol. 42, No. 6, pp. 691-698, 2015 (in Korean). 

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  8. Samsung Electronics, "Samsung SSD 850 Pro Data Sheet Rev. 3," 2017, Available: http://downloadcenter.samsung.com/content/UM/201711/20171115103115156/Samsung_SSD_850_PRO_Data_Sheet_Rev_3.pdf 

  9. H. Choi, Y. Kim, "An Efficient Cache Management Scheme of Flash Translation Layer for Large Size Flash Memory Drives," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol. 20, No. 11, pp. 31-38, 2015 (in Korean). 

  10. S.Y. Kim, S.I. Jung, "A Log-based Flash Translation Layer for Large NAND Flash Memory," Proceedings of IEEE 8th International Conference on Advanced Communication Technology, Vol. 3, pp. 1641-1644, 2006. 

  11. T.S. Chung, D.J. Park, S. Park, D.H. Lee, S.W. Lee, H.J. Song, "A Survey of Flash Translation Layer," Journal of Systems Archicture, Vol. 55, No. 5, pp. 332-343, 2009. 

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  12. S.H. Kim, J.W. Kwak, "Garbage Collection Technique using Erasure Interval for NAND Flash Memory-based Storage Systems," International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 11, No. 7, pp.5188-5194, 2016. 

  13. S.H. Hwang, J.W. Kwak, "Garbage Collection Technique for Reduction of Migration Overhead and Lifetime Prolongment of NAND Flash Memory," IEMEK J. Embed. Sys. Appl., Vol. 11, No. 2, pp. 125-134, 2016 (in Korean). 

  14. J. Liu, S. Chen, T. Wu, H. Zhang, "A Novel Hot Data Identification Mechanism for NAND Flash Memory," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 61, No. 4, pp. 463-469, 2015. 

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  15. D. Kang, S. Baek, J. Choi, "Probability Based Cache Management for SSD", Proceedings of KIISE Winter Conference, pp. 75-77, 2014 (in Korean). 

  16. H.B. Lee, T.Y. Chung, "In-depth Analysis and Performance Improvement of a Flash Disk-based Matrix Transposition Algorithm," IEMEK J. Embed. Sys. Appl., Vol. 12, No. 6, pp. 377-384, 2017 (in Korean). 

  17. Y. Kim, B. Taurus, A. Gupta, B. Urgaonkar, "FlashSim: A Simulator for NAND Flash-based Solid-State Drives," Proceedings of the First International Conference on Advances in System Simulation (SIMUL), pp. 125-131, 2009. 

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