초록

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저 전력, 내구성, 소형, 빠른 속도 등의 장점을 가지고 있는 플래시 메모리는 생산 기술 발전에 힘입어 센서 노드, 휴대폰, MP3, PMP등의 소형 전자 제품의 저장장치에서부터 SSD형태로 노트북이나 서버에 이르기 까지 그 활용범위가 더욱 확장되어 가고 있다. 다양한 시스템에서 사용될 수 있는 플래시 메모리의 특성상 이에 저장된 데이터의 호환성은 중요한 고려사항이다. 이를 위해 플래시 메모리의 고유한 특성을 숨기고 일반적인 블록장치로 에뮬레이션 해주는 소프트웨어인 FTL과 FAT 파일시스템이 플래시 메모리 관리를 위한 사실상 표준 소프트웨어로써 사용되고 있다. 그러나 범용 컴퓨터를 기반으로 개발된 FTL과 FAT 파일시스템을 열악한 하드웨어로 구성된 시스템에서 구동하는 경우 많은 제약이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 제약사항을 극복하기 위해 최소한의 파일시스템 기능을 제공하는 FAT 표준 호환 FTL을 제안한다. 제안된 기법은 리눅스 운영체제에 동적으로 적재 가능한 모듈형태로 구현되었으며, 실험을 통해 본 논문에서 제안한 기법이 기존 기법 대비 32%의 메모리 공간을 절약할 수 있으며, 동시에 완벽한 FAT 호환성을 제공함을 확인할 수 있었다.

저 전력, 내구성, 소형, 빠른 속도 등의 장점을 가지고 있는 플래시 메모리는 생산 기술 발전에 힘입어 센서 노드, 휴대폰, MP3, PMP등의 소형 전자 제품의 저장장치에서부터 SSD형태로 노트북이나 서버에 이르기 까지 그 활용범위가 더욱 확장되어 가고 있다. 다양한 시스템에서 사용될 수 있는 플래시 메모리의 특성상 이에 저장된 데이터의 호환성은 중요한 고려사항이다. 이를 위해 플래시 메모리의 고유한 특성을 숨기고 일반적인 블록장치로 에뮬레이션 해주는 소프트웨어인 FTL과 FAT 파일시스템이 플래시 메모리 관리를 위한 사실상 표준 소프트웨어로써 사용되고 있다. 그러나 범용 컴퓨터를 기반으로 개발된 FTL과 FAT 파일시스템을 열악한 하드웨어로 구성된 시스템에서 구동하는 경우 많은 제약이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 제약사항을 극복하기 위해 최소한의 파일시스템 기능을 제공하는 FAT 표준 호환 FTL을 제안한다. 제안된 기법은 리눅스 운영체제에 동적으로 적재 가능한 모듈형태로 구현되었으며, 실험을 통해 본 논문에서 제안한 기법이 기존 기법 대비 32%의 메모리 공간을 절약할 수 있으며, 동시에 완벽한 FAT 호환성을 제공함을 확인할 수 있었다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 열악한 하드웨어 자원을 가지는 시스템에서도 플래시 메모리를 저장장치로써 원활히 사용하기 위한 FSFTL을 제안하였다. 제안된 기법은 리눅스 2.
• 본 논문에서는 이러한 제약조건을 극복하기 위해 최소한의 파일시스템 기능을 제공하는 FAT 표준 호환 플래시 변환 계층(File System featured FAT compatible Flash Translation Layer, 이하 FSFTL)을 제안한다. FSFTL은 열악한 하드웨어 자원을 가지는 시스템에서도 원활히 동작할 수 있도록 최소의 메모리 사용량을 필요로 하며, FAT 표준과 호환되는 최소한의 파일시스템 연산 (operations)을 지원한다.

제안 방법

• 또한 [7]에서는 성능을 저해하는 완전병합(full merge)연산을 줄이기 위해 데이터의 지역성을 고려하였다. 구체적으로 임의 로그블록을 Hot/Cold 영역(partition)으로 구분하고, 지역성 검사기(locality detector)를 이용해 데이터를 다른 영역에 저장함으로써 성능향상을 추구하였다.
• 그런 뒤 ‘nftl_format’ 과 ‘mkdosfs’ 명령어를 사용하여 NFTL 수준의 포맷 및 FAT32 형식으로 파일시스템 수준의 포맷을 수행하였다.
• 또한 Postmark[12] 벤치마크 프로그램을 이용하여 구현된 FSFTL의 오버헤드를 측정하였다. <표 2>는 FSFTL과 기존 소프트웨어의 벤치마크 수행 결과를 보여준다.
• MTD 사용자 모듈 계층은 블록 수준 매핑을 제공하는 NFTL, 페이지 수준 매핑을 하는 FTL 등의 오픈 소스 FTL 소프트웨어들을 포함한다. 본 논문에서 제안하는 FSFTL은 MTD 글루 로직 상위에, FTL과 파일시스템의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 VFAT, FAT 그리고 NFTL을 기반으로 구현되었다.
• 본 논문에서는 열악한 하드웨어 환경에서도 원활히 동작하며, FAT 호환 파일시스템 기능을 제공하는 플래시 변환 계층인 FSFTL을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 FSFTL은 리눅스 커널 2.
• 제안된 기법은 400MHz로 동작하는 Xscale CPU, 64MB SDRAM, 64MB NAND 플래시 메모리 등이 장착되어 있는 임베디드 보드 상에서 [9], 리눅스의 VFAT[10] 파일시스템과, NFTL[11]을 기반으로 구현되었다. 또한 실험을 통해 제안된 FSFTL이 기존의 VFAT과 NFTL 대비 32% 적은 용량의 메모리 자원을 필요로 하며, 동시에 효율적으로 FAT 표준 호환 파일시스템 연산을 제공함을 확인할 수 있었다.

대상 데이터

• 구현된 FSFTL은 400MHz로 동작하는 Intel PXA255 CPU와 64MB DRAM, 64MB NAND 플래시 메모리 등의 장치가 부착되어 있는 임베디드 개발 보드 상에서 실험되었다. 비교대상으로는 Linux의 VFAT[10] 파일시스템과 MTD(Memory Technology Device)내에 존재하는 NFTL[3]을 사용하였다.
• 본 논문에서는 열악한 하드웨어 환경에서도 원활히 동작하며, FAT 호환 파일시스템 기능을 제공하는 플래시 변환 계층인 FSFTL을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 FSFTL은 리눅스 커널 2.6.21상에 적재 가능한 모듈 형태로 실제 구현되었다.
• 구현된 FSFTL은 400MHz로 동작하는 Intel PXA255 CPU와 64MB DRAM, 64MB NAND 플래시 메모리 등의 장치가 부착되어 있는 임베디드 개발 보드 상에서 실험되었다. 비교대상으로는 Linux의 VFAT[10] 파일시스템과 MTD(Memory Technology Device)내에 존재하는 NFTL[3]을 사용하였다.

성능/효과

• 제안된 기법은 400MHz로 동작하는 Xscale CPU, 64MB SDRAM, 64MB NAND 플래시 메모리 등이 장착되어 있는 임베디드 보드 상에서 [9], 리눅스의 VFAT[10] 파일시스템과, NFTL[11]을 기반으로 구현되었다. 또한 실험을 통해 제안된 FSFTL이 기존의 VFAT과 NFTL 대비 32% 적은 용량의 메모리 자원을 필요로 하며, 동시에 효율적으로 FAT 표준 호환 파일시스템 연산을 제공함을 확인할 수 있었다.
• <표 2>는 FSFTL과 기존 소프트웨어의 벤치마크 수행 결과를 보여준다.<표 2>에서 볼 수 있듯이 본 논문에서 제안된 FSFTL은 기존 기법에 대비 부가적인 오버헤드 없이 FAT호환성을 지원함을 알 수 있다.
• txt 파일을 생성하여 test_string 이라는 테스트 문자열을 파일에 기록하였다. 이후 같은 블록 장치를 fsftl.ko 모듈을 통해 마운트 하여 a.txt 파일에 대한 연산을 수행함으로써 FSFTL이 완벽한 FAT 호환 파일시스템 기능을 제공함을 확인할 수 있었다.
• 본 논문에서는 열악한 하드웨어 자원을 가지는 시스템에서도 플래시 메모리를 저장장치로써 원활히 사용하기 위한 FSFTL을 제안하였다. 제안된 기법은 리눅스 2.6.21에 실제 구현되었으며, 실험을 통해 FSFTL이 기존 기법 대비 적은 메모리 자원을 필요로 하며, 적은 오버헤드로 FAT 호환 파일시스템 기능을 지원함을 확인하였다.

후속연구

• 향후 본 연구는 FSFTL이 제공하는 파일시스템 기능을 다양하게 설정함으로써 성능, 기능성, 자원요구량 간의 트레이드오프 분석 및 이를 통한 플래시 메모리 관리 소프트웨어의 스펙트럼 연구로 확장해 나갈 것이다.

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이 논문을 인용한 문헌

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