The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication (한국인터넷방송통신학회논문지)

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NVM-based Write Amplification Reduction to Avoid Performance Fluctuation of Flash Storage

플래시 스토리지의 성능 지연 방지를 위한 비휘발성램 기반 쓰기 증폭 감소 기법

  • 이은지 (충북대학교 소프트웨어학과) ;
  • 정민성 (충북대학교 소프트웨어학과) ;
  • 반효경 (이화여자대학교 컴퓨터공학과)
  • Received : 2016.06.11
  • Accepted : 2016.08.05
  • Published : 2016.08.31
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Abstract

Write amplification is a critical factor that limits the stable performance of flash-based storage systems. To reduce write amplification, this paper presents a new technique that cooperatively manages data in flash storage and nonvolatile memory (NVM). Our scheme basically considers NVM as the cache of flash storage, but allows the original data in flash storage to be invalidated if there is a cached copy in NVM, which can temporarily serve as the original data. This scheme eliminates the copy-out operation for a substantial number of cached data, thereby enhancing garbage collection efficiency. Experimental results show that the proposed scheme reduces the copy-out overhead of garbage collection by 51.4% and decreases the standard deviation of response time by 35.4% on average.

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.

Keywords

References

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