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표제지

목차

논문요약 8

제1장 서론 9

제2장 배경지식 및 연구동기 13

2.1. 배경 지식 13

2.2. 연구 동기 17

제3장 HP-UFS 설계 20

3.1. HP-UFS 개요 20

3.2. 호스트 쓰기 요청 처리 22

3.3. 호스트 읽기 요청 처리 24

3.4. L2P 세그먼트 쓰기 25

3.5. GC 및 웨어 레벨링 27

3.6. L2P 매핑 일관성 29

제4장 평가 31

4.1. 평가 방법 31

4.2. 마이크로 벤치마크 워크로드 33

4.3. 실제 워크로드 35

4.4. L2P 매핑 테이블 복구 오버헤드 42

제5장 관련 연구 44

제6장 결론 46

참고문헌 47

ABSTRACT 54

표목차

표 4-1. 플래시 메모리 구성 31

표 4-2. HP-UFS에서 I/O 응답에 포함된 힌트 32

표 4-3. 각 응용 프로그램의 (약어) 및 각 응용 프로그램의 사용 시나리오 38

그림목차

그림 2-1. DRAM 없는 모바일 스토리지에서의 L2P 매핑 관리 개요 14

그림 2-2. DRAM 없는 모바일 스토리지의 읽기 I/O 경로 개요 15

그림 3-1. HP-UFS의 주요 작업의 전체 디자인 및 순서 22

그림 4-1. 다양한 쓰기 범위에서의 랜덤 쓰기 성능 및 L2P 세그먼트 쓰기 오버헤드 (I/O unit: 4 KB, total I/O size: 1 GB, I/O depth: 8) 33

그림 4-2. GC 중에 랜덤 쓰기 성능과 유효한 페이지 검색 오버헤드 (I/O unit: 4 KB, write range: 120 GB, total I/O size: 1 GB, I/O depth: 8) 34

그림 4-3. 각 쿼리 작업의 SQLite 성능 비교 (UFS 결과에 대한 정규화) 36

그림 4-4. 실제 응용 프로그램 성능 비교 (UFS 결과에 정규화) 39

그림 4-5. 실제 워크로드의 지연시간 추가 비용 분석 40

그림 4-6. L2P 매핑 테이블 복구 과정의 지연 시간 분석 (고정된 32,768개의 스캔 데이터 페이지 (a), 고정된 4,096개의 L2P 세그먼트 복구 (b)) 42

초록보기

 모바일 시스템에서 사용되는 Universal Flash Storage (UFS)와 같은 모바일 플래시 기반 저장 장치는 높은 성능의 블록 입출력 서비스를 제공한다. 그러나 이러한 모바일 플래시 저장 장치의 성능은 아직 제한적이다. 이러한 장치들은 제한된 형태 요소, 전력/비용 예산 등으로 인해 대용량 내부 DRAM을 사용하기 어려워서 이러한 제약 사항 때문이다. Host Performance Booster (HPB)가 이러한 성능 제한을 극복하기 위한 솔루션으로 제안되었지만, 아직 최적의 솔루션이 아니다. HPB는 블록 읽기만 가속화하며 블록 쓰기 및 가비지 컬렉션 (GC) 및 웨어 레벨링과 같은 플래시 메모리 고유의 작업을 고려하지 않기 때문이다.

본 논문에서는 DRAM이 없는 모바일 플래시 저장 장치의 성능 잠재력을 완전히 활용하는 고성능 UFS (HP-UFS)를 제안한다. 이전 연구와는 달리 HP-UFS은 블록 읽기/쓰기부터 GC 및 웨어 레벨링까지 모든 저장 작업을 가속화한다. HP-UFS은 호스트 DRAM을 사용해서 모든 저장 작업을 적극적으로 관리한다. HP-UFS은 논리적-물리적 매핑, 유효 페이지 비트맵/카운트와 같은 저장 메타데이터를 호스트 DRAM에 최신 상태로 유지한다. 다양한 마이크로 벤치마크 워크로드로 실험적 평가를 통해, HP-UFS의 무작위 입출력 및 GC 측면에서 우수한 성능을 입증한다. 실제 워크로드 시나리오에서 제안된 HP-UFS 장치는 GC 없이 최대 48%, GC 포함 시 80.9%까지 HPB를 능가한다. HP-UFS은 DRAM이 풍부한 이상적인 플래시 저장 장치와 5%의 성능 차이만을 보인다.

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