• 제목, 요약, 키워드: Write amplification

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플래시 스토리지의 성능 지연 방지를 위한 비휘발성램 기반 쓰기 증폭 감소 기법 (NVM-based Write Amplification Reduction to Avoid Performance Fluctuation of Flash Storage)

  • 이은지;정민성;반효경
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • v.16 no.4
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    • pp.15-20
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    • 2016
  • 플래시 메모리는 초소형 전자기기부터 미디어 서버에 이르기까지 현대의 다양한 시스템에서 스토리지로 활용되고 있다. 플래시 메모리의 쓰기 증폭 (Write Amplification)은 가비지 컬렉션에서 발생하는 것으로 불규칙적인 성능의 주요 원인으로 지적되고 있다. 갑작스러운 속도지연은 실시간성 미디어를 위한 스토리지 시스템에서 치명적인 단점이 될 수 있다. 본 논문은 비휘발성램을 플래시 메모리 스토리지의 버퍼캐시로 사용하고 두 계층 간의 협동적 데이터 관리를 통해 플래시 메모리의 쓰깆 WAF를 절감하는 기법에 대해 제안한다. 비휘발성램에 캐쉬된 데이터는 플래시 메모리에서 가비지 컬렉션 수행 시 복사하지 않도록 한다. 이것은 복사되는 페이지의 수를 감소시켜 스토리지의 성능 및 내구성을 향상시킨다. 제안된 기법은 ssdsim 시뮬레이터에 구현되었으며 WAF와 응답시간의 표준편차를 각각 51.4%와 35.4% 개선할 수 있음을 보인다.

대용량 SSD를 위한 요구 기반 FTL 캐시 분리 기법 (Demand-based FTL Cache Partitioning for Large Capacity SSDs)

  • 배진욱;김한별;임준수;이성진
    • 대한임베디드공학회논문지
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    • v.14 no.2
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    • pp.71-78
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    • 2019
  • As the capacity of SSDs rapidly increases, the amount of DRAM to keep a mapping table size in SSDs becomes very huge. To address a Demand-based FTL (DFTL) scheme that caches part of mapping entries in DRAM is considered to be a feasible alternative. However, owing to its unpredictable behaviors, DFTL fails to provide consistent I/O response times. In this paper, we a) analyze a root cause that results in fluctuation on read latency and b) propose a new demand-based FTL scheme that ensures guaranteed read response time with low write amplification. By preventing mapping evictions while serving reads, the proposed technique guarantees every host read requests to be done in 2 NAND read operations. Moreover, only with 25% of a cache ratio, the proposed scheme improves random write performance and random mixed performance by 1.65x and 1.15x, respectively, over the traditional DFTL.

Write Request Handling for Static Wear Leveling in Flash Memory (SSD) Controller

  • Choo, Chang;Gajipara, Pooja;Moon, Il-Young
    • Journal of information and communication convergence engineering
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    • v.12 no.3
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    • pp.181-185
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    • 2014
  • The lifetime of a solid-state drive (SSD) is limited because of the number of program and erase cycles allowed on its NAND flash blocks. Data cannot be overwritten in an SSD, leading to an out-of-place update every time the data are modified. This result in two copies of the data: the original copy and a modified copy. This phenomenon is known as write amplification and adversely affects the endurance of the memory. In this study, we address the issue of reducing wear leveling through efficient handling of write requests. This results in even wearing of all the blocks, thereby increasing the endurance period. The focus of our work is to logically divert the write requests, which are concentrated to limited blocks, to the less-worn blocks and then measure the maximum number of write requests that the memory can handle. A memory without the proposed algorithm wears out prematurely as compared to that with the algorithm. The main feature of the proposed algorithm is to delay out-of-place updates till the threshold is reached, which results in a low overhead. Further, the algorithm increases endurance by a factor of the threshold level multiplied by the number of blocks in the memory.

SSD 수명 관점에서 리눅스 I/O 스택에 대한 실험적 분석 (An Empirical Study on Linux I/O stack for the Lifetime of SSD Perspective)

  • 정남기;한태희
    • 전자공학회논문지
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    • v.52 no.9
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    • pp.54-62
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    • 2015
  • 낸드 플래시 기반의 SSD (Solid-State Drive)는 HDD (Hard Disk Drive) 대비 월등한 성능에도 불구하고 쓰기 회수 제한이라는 태생적 단점을 가지고 있다. 이로 인해 SSD의 수명은 워크로드에 의해 결정되어 SSD의 기술 변화 추세인 SLC (Single Level Cell) 에서 MLC (Multi Level Cell) 로의 전환, MLC에서 TLC (Triple Level Cell) 로의 전환에 있어 큰 도전이 될 수 있다. 기존 연구들은 주로 wear-leveling 또는 하드웨어 아키텍처 측면에서 SSD의 수명 개선을 다루었으나, 본 논문에서는 호스트가 요청한 쓰기에 대해 SSD가 낸드플래시 메모리를 통해 처리하는 수명관점의 효율성을 대변하는 WAF (Write Amplification Factor) 관점에서 Host I/O 스택 중 파일 시스템, I/O 스케줄러, 링크 전력에 대해 JEDEC 엔터프라이즈 워크로드를 이용해 I/O 스택 최적 구성에 대해 실험적 분석을 수행하였다. WAF는 SSD의 FTL의 효율성을 측정하는 지표로 수명관점에서 가장 객관적으로 사용한다. I/O 스택에 대한 수명 관점의 최적 구성은 MinPower-Dead-XFS로 최대 성능 조합인 MaxPower-Cfq-Ext4에 비해 성능은 13% 감소하였지만 수명은 2.6 배 연장됨을 확인하였다. 이는 I/O 스택의 최적화 구성에 있어, SSD 성능 관점뿐만 아니라 수명 관점의 고려에 대한 유의미를 입증한다.