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정보과학회논문지 (Journal of KIISE)

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한글제목(Korean Title) 제한된 Copyback 사용을 통한 플래쉬 스토리지 성능 향상 기법
영문제목(English Title) Improving Performance of Flash Storage Using Restricted Copyback
저자(Author) 홍두원   신슬기   김지홍   Duwon Hong   Seulgi Shin   Jihong Kim  
원문수록처(Citation) VOL 46 NO. 08 PP. 0726 ~ 0731 (2019. 08)
한글내용
(Korean Abstract)
가비지 컬렉션의 수행 시간을 최소화하는 것은 SSD 성능 개선에 매우 중요하다. Copyback 명령을 사용하면 가비지 컬렉션 수행 시간을 최소화할 수 있지만 ECC에 의한 에러 정정을 수행하지 않아 데이터 신뢰성에 악영향을 끼치는 한계점이 있다. 본 논문에서는 copyback 수행 시 실제 NAND칩의 오류 전파 특성을 파악하여 데이터 신뢰성이 문제가 되지 않는 copyback 한계 횟수를 규명하고, 제한된 횟수까지만 copyback을 수행하는 rcopyback 모델을 활용한 FTL을 제안한다. 구현된 FTL에 호스트의 워크로드 부하에 따라 SSD 내부 데이터 이동을 수행할 때 copyback의 사용 여부를 결정하는 모듈을 추가하여 제한된 횟수의 copyback을 효율적으로 활용하도록 했다. 제안된 FTL은 데이터 신뢰성 문제를 일으키지 않고 가비지 컬렉션 과정의 DMA 비용을 최소화해서 copyback을 사용하지 않는 baseline 대비 평균 I/O 처리량이 45% 개선되었다.
영문내용
(English Abstract)
In case of modern flash-based SSDs, the performance overhead of internal data migrations is dominated by the data transfer time and not by the flash program time as in old SSDs. In order to mitigate the performance impact of data migrations, we propose rcopyback, a restricted version of copyback. Rcopyback works in a manner similar to the original copyback except that only n consecutive copybacks are allowed. By limiting the number of successive copybacks, the version guarantees internal migration of data using rcopyback without any reliability problem. In order to take a full advantage of rcopyback, we developed a rcopyback-aware FTL, rcFTL, which intelligently decides whether rcopyback should be used or not by exploiting varying host workloads. Our evaluation results show that rcFTL can improve the overall I/O throughput by 54% on average over an existing FTL which does not use copybacks.
키워드(Keyword) copyback   가비지 컬렉션   NAND 플래시 메모리   FTL   스토리지 시스템   copyback   garbage collection   NAND flash memory   FTL   storage system  
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