Supporting Block Device Abstraction on Storage Class Memory

Abstract

스토리지 클래스 메모리는 플래시 메모리를 이어갈 차세대 비휘발성 메모리이다. 이것은 플래시 메모리와 달리 바이트 단위의 접근이 가능한 장점을 가지고 있다. 메모리 기술이 점차 발달해 감에 따라 스토리지 클래스 메모리의 집적도 함께 점점 커지고 있으며, 이러한 집적도의 향상은 스토리지 클래스 메모리를 이용한 스토리지 시스템에 대한 많은 기대를 불러 일으키고 있다. 스토리지 클래스 메모리는 기존의 스토리지 시스템에 존재하던 문제점들에 대한 해결책을 제시할 수 있는 가능성을 여러 연구들을 통해 보여주고 있다. 그러나 본 논문에서는 스토리지 클래스 메모리를 블록 디바이스 인터페이스를 통한 저장장치로 사용할 때 발생하는 문제점인 부분적쓰기(partial write)에 대해서 거론하고, 블록단위의 원자적 쓰기를 위하여 로그기반 블록 매핑(Log-Based block mapping) 매커니즘을 제안한다. 본 연구에서 제안하는 기법은 스토리지 클래스 메모리의 블록에 아웃 플레이스 업데이트(out-of-place update)를 사용하며, 실제 블록에 접근하기 위하여 블록 매핑 테이블을 사용한다. 또한 오버헤드를 최소화하는 새로운 읽기/쓰기 인터페이스를 제공한다. 본 논문에서 64Mbit FRAM칩을 사용하여 새로운 I/O 서브시스템을 구현하였으며, 원자성 제공을 위한 오버헤드는 읽기와 쓰기시 각각 0.1%, 1%에 불과하였다.; Storage Class memory is a dream device. Once realized into proper scale, it will resolve most of the hassles which current storage system administrators experience. In this work, we focus our effort in devising a method to impose block device abstraction over Storage Class Memory. Block I/O on Storage Class Memory needs to be performed in atomic fashion. We propose Log-Based Block Mapping mechanism to provide atomicity of block operation in Storage Class Memory. We perform out-of-place update on Storage Class Memory block write and use block mapping table to locate the actual block. To minimize the overhead of accessing mapping table, we define new path for read and write operation. We implement the new I/O subsystem on embedded system with 64 Mbit FRAM. According to our experiment, the overhead of supporting atomicity is 0.1% and 1% for read and write operation, respectively.