모바일 플래시 메모리 저장장치를 위한 맵 캐시 관리 기법

Abstract

NAND 플래시 메모리는 작고 빠르며 전력 소모량이 적고 충격에 강함 등의 장점 때문에, 많은 모바일 기기에서 저장장치로 사용된다. NAND 플래시 메모리는 Flash Translation Layer(FTL)이라는 시스템 소프트웨어를 사용하는데, 이는 덮어쓰기가 불가한 특징을 보완하기 위함이다. 호스트 시스템에서 요청하는 논리 주소를 NAND 플래시 메모리 내 물리 주소로 변환하는 주소 변환은 FTL의 주요 기능이며, 이 기능의 효율성은 NAND 플래시 메모리 기반 저장장치의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 최근 모바일 기기의 고성능화 및 데이터 접근 패턴의 변화에 따라 페이지 단위 매핑을 이용하여 NAND 플래시 메모리 기반 저장장치 시스템을 구성하는 경우가 많아지고 있다. 매핑 정보를 대부분 DRAM buffer에 모두 적재하여 사용하는 SSD(Solid State Drive)와는 달리, 모바일 환경에서는 스토리지 디바이스의 크기, 비용 및 전력 제한으로 인하여 매핑 정보의 일부만을 SRAM buffer에 적재한다. 이러한 이유로, 기존 SSD를 대상으로 설계된 일반적인 관리 기법은 모바일 환경에 적합하지 않다. 본 논문에서는 모바일 환경에서 호스트의 저장장치 접근 패턴 분석 결과에 기반 하여 모바일 환경에 적합한 맵 캐시 관리 기법을 제안한다. 제안된 기법은 캐시 공간 할당 및 해제 시 각기 다른 관리 단위를 사용한다. 실험 결과 제안된 기법은 최대 32%의 성능 향상을 보임을 확인할 수 있었다.|NAND flash memories have been used in many mobile consumer devices as storage media because they are small, fast, shock-resistant, and energy-efficient. However, the flash storage systems based on these flash devices need a special software layer, the FTL, to translate logical addresses from a host system to physical addresses in NAND flash memories. Recently, the flash storage systems in mobile devices tend to employ a page-level mapping scheme as they are required to yield higher access bandwidth. Unlike common SSDs, which often keep the majority of mapping information in fast but volatile DRAM, the flash storage systems in mobile devices keep only a limited subset of mapping information in a small-sized SRAM due to the restrictions in size, cost, and power consumption. For this reason, many cache management schemes proposed for SSDs may not be suitable for the flash storage systems in mobile devices, though most map cache management schemes used in mobile storage are basically designed for SSD. This paper proposes a novel cache management scheme targeting mobile devices. The proposed scheme uses different management granularities in allocating and evacuating cache space. Experimental results show that the proposed scheme improves map cache performance by up to 36% compared to the existing cache management techniques.; NAND flash memories have been used in many mobile consumer devices as storage media because they are small, fast, shock-resistant, and energy-efficient. However, the flash storage systems based on these flash devices need a special software layer, the FTL, to translate logical addresses from a host system to physical addresses in NAND flash memories. Recently, the flash storage systems in mobile devices tend to employ a page-level mapping scheme as they are required to yield higher access bandwidth. Unlike common SSDs, which often keep the majority of mapping information in fast but volatile DRAM, the flash storage systems in mobile devices keep only a limited subset of mapping information in a small-sized SRAM due to the restrictions in size, cost, and power consumption. For this reason, many cache management schemes proposed for SSDs may not be suitable for the flash storage systems in mobile devices, though most map cache management schemes used in mobile storage are basically designed for SSD. This paper proposes a novel cache management scheme targeting mobile devices. The proposed scheme uses different management granularities in allocating and evacuating cache space. Experimental results show that the proposed scheme improves map cache performance by up to 36% compared to the existing cache management techniques.