NAND 플래시 메모리 파일 시스템의 효율적인 전송 단위 구현에 관한 연구

Abstract

임베디드 분야의 지속적인 발전과 더불어 저장장치도 지속적인 발전을 거듭하고 있다. 특히 그 중에서 플래시 메모리(Flash Memory)중 NAND 플래시 메모리는 저렴한 단위당 가격, 저전력, 작은 사이즈 구현이 가능 하기에 많은 각광을 받고 있다. 그러나, 플래시 메모리는 쓰기 연산 전에 쓰기 연산의 단위보다 큰 블록 단위로 삭제 연산을 먼저 수행해야 하는 제약이 있으며 이러한 삭제 연산의 횟수에도 제한이 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해 다양한 기법이 제안되고 있으며 최근에는 다양한 플래시 메모리 파일 시스템이 나와 임베디드 분야에서 다양한 용도로 NAND 플래시 메모리를 저장 장치로 사용하는 것이 가능해 졌다. 이러한 플래시 메모리 파일 시스템은 보통 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer)과 물리 접근 계층으로 이루어져있다. 본 논문에서는 이 두 계층에 대하여 상세히 분석한 후 각 계층에서 효율적인 전송을 하기 위해서는 어떠한 설정을 해야 하는지에 대해 연구 하였다. 효율적인 전송 단위를 맞추어 보기 위해 NAND플래시 메모리의 물리적 접근 단위인 Page와 파일 시스템의 접근단위인 클러스터 사이에 완충 영역을 추가 하였다. 성능 평가 결과 구현된 파일 시스템 위에서 완충 영역의 크기를 상위 파일 시스템의 클러스터 단위에 맞추어서 전송단위를 변경할 경우 똑같이 맞추거나 2배로 설정한 경우 읽기 성능은 기존 비대칭 상태에 비해 15%~30% 정도의 성능 차이를 보였고, 쓰기 성능에 대해서는 약50~100% 정도의 성능 차이를 보였다.; As embedded technologies have been continuously developed, storage devices also have been continuously developed. In particular, not and (NAND) flash memory is spotlighted due to its inexpensive unit cost, low power consumption, and small size. However, before a write operation of flash memory is performed, an erase operation has to be performed in larger block units than the block units used for the write operation. Furthermore, the number of erase operations is limited. To solve the above.described problems, various methods are suggested. Also, various flash memory file systems are currently developed and thus the NAND flash memory may be used as storage devices for various purposes, in the embedded technologies. In general, a flash memory file system is composed of a flash translation layer and a physical access layer. In the present study, the above.mentioned two layers will be analyzed in detail and preferable settings of each of the two layers for efficient data transfer will be provided. In order to find an efficient transfer unit, a buffer unit is inserted between a page which is a physical access unit of the NAND flash memory and a cluster which is an access unit of a file system. According to the result of performance tests of read/write operations, when a transfer unit is changed by setting a buffer unit size of a current file system in accordance with a cluster size of an upper file system, if the buffer unit size is set to be the same as or twice larger than the cluster size, the performance of the read operation is improved 15% ~ 30% than a general asymmetric state and the performance of the write operation is improved 50% ~ 100% than the general asymmetric state.