논리 블록의 접근경향을 활용한 이종 낸드 플래시 기반 저장장치를 위한 Flash Translation Layer

방관후; 박상훈; 이혁준; 정의영

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방관후 (연세대학교)
박상훈 (연세대학교)
이혁준 (서강대학교)
정의영 (연세대학교)

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낸드 플래시 메모리에 기반 한 저장장치는 이미 여러 분야에서 기존 디스크 기반 저장장치를 대체하며 거대한 규모의 시장을 확보하고 있다. 이 중 집적도는 높지만 성능과 신뢰성이 상대적으로 낮은 multi-level cell (MLC) 낸드 플래시 메모리와 반대의 특성을 지니는 single-level cell (SLC) 낸드 플래시 메모리를 혼용하여 서로의 장점만을 얻고자 하는 이종 낸드 플래시 기반 저장장치에 관한 연구 또한 활발하게 이루어지고 있다. 이종 낸드 플래시 기반 저장장치에서는 SLC에 기록된 데이터가 MLC로 옮겨질 경우에 발생하는 마이그레이션 오버헤드와, 상대적으로 적은 용량의 SLC 내부에서 발생하는 가비지 컬렉션 오버헤드가 전체 저장장치의 성능을 악화시키는 문제가 있는데, 본 논문에서는 이를 완화하고자 논리 블록의 접근경향을 활용하여 SLC를 효율적으로 활용하는 이종 낸드 플래시 기반 저장장치용 flash translation layer (FTL)을 제안하고자 한다. 제안하는 FTL 은 논리 블록들의 접근 경향을 파악하여 SLC에 기록되었을 시 성능 향상을 가져올 것이라고 기대되는 논리 블록들만을 선별하여 SLC에 기록하게 된다. 실험 결과 본 논문에서 제안하는 FTL을 사용한 이종 낸드 플래시 기반 저장장치는 기존 FTL 대비 전체 실행 시간에서 35% 향상된 성능을 보여주었다.

The market for NAND flash-based storage devices has grown significantly as they rapidly replace traditional disk-based storage devices. Heterogeneous NAND flash-based storage devices using both multi-level cell (MLC) and single-level cell (SLC) NAND flash memories are also actively researched since both types of memories complement each other. Heterogeneous NAND flash-based storage devices suffer from the overheads incurred by migration from SLC to MLC and garbage collection of SLC. This paper proposes a new flash translation layer (FTL) for heterogeneous NAND flash-based storage devices to reduce the overheads by utilizing SLC efficiently. The proposed FTL analyzes the access patterns of logical blocks and selects and stores only logical blocks expected to bring performance improvement in SLC. The experimental results show that the total execution time of heterogeneous NAND flash-based storage devices with our proposed FTL scheme is 35% shorter than that with the previously proposed best FTL scheme.

#낸드 플래시 메모리 #single-level cell #multi-level cell #solid-state drive #flash translation layer