Recently, NAND flash memory is widely used due to its non-volatility, reliability, low-power consumption, and shock resistance. From a mobile device such as UFC (Ubiquitous Fashionable Computer), mobile phone, PMP (Portable Multimedia Player), and MP3 to a personal or server computer, we use NAND flash memory as a storage device. They need a large capacity and high performance because they store and handle large data. Nowadays, multiple NAND flash memories are constructed in multi-channel, multi-way architecture for improving the performance of NAND flash-based storage system. In this thesis, we propose a buffer management scheme for multi-channel, multi-way architecture of NAND flash-based storage system. This scheme is devised for fully exploiting of multi-channel, multi-way architecture. A buffer management scheme consists of three techniques: request reordering, channel-level LRU, and uniform allocation. First, we use request reordering scheme for sequential write requests. This scheme can increase the channel utilization and reduce merge overhead, thus improving the sequential write performance. For random write requests, we use channel-level LRU which can reduce the write page number of a victim block and uniform allocation scheme which can equally use all channels and ways by allocating requests to each channel and way. Therefore, we can improve the random write performance. We present the simulation results of each scheme and analyze them in this thesis. By using various schemes for the storage system, we can improve the overall performance of NAND flash-based storage system.
최근 들어 낸드 플래시 메모리의 비휘발성, 신뢰성, 저전력, 내구성 등과 같은 좋은 특성 때문에 이를 저장 매체로써 사용하는 일이 많아지고 있다. 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), MP3 등과 같은 휴대용 장치에서부터 개인용 PC나 서버급 컴퓨터까지 다양하게 저장장치로써 사용되어지고 있다. 이러한 장치들은 고용량의 데이터를 저장하고 처리해야 되기 때문에 고성능, 고용량의 저장 장치를 필요로 한다. 이를 위해 최근에는 다수의 낸드 플래시 메모리를 멀티 채널, 멀티 웨이 구조로 구성을 함으로써 낸드 기반 저장 장치의 성능을 높였다. 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리 기반 저장 장치의 멀티 채널, 멀티 웨이 구조를 위한 버퍼 관리 방법을 제안한다. 이 버퍼 관리 방법은 멀티 채널, 멀티 웨이 구조를 최대한 활용하기 위해서 고안되었다. 버퍼 관리를 위해 request reordering, channel-level LRU, uniform allocation 3가지 방법이 사용된다. 우선 request reordering 방법은 순차적 쓰기 요청을 위해 사용되어진다. 이 방법을 사용함으로써 채널 사용성을 높이고 merge 오버헤드를 줄임으로써 낸드 기반 저장장치의 성능 향상을 가져오게 된다. 랜덤 쓰기 요청을 위해서는 channel-level LRU와 uniform allocation이 사용되어진다. Channel-level LRU를 사용함으로써 victim block의 page write 수를 줄일 수 있고, uniform allocation을 사용함으로써 각 channel과 way에 요청을 공평하게 할 수 있게 된다. 따라서 랜덤 요청에 대해서도 낸드 기반 저장장치의 성능 향상을 가져오게 되는 것이다. 본 논문에서는 각 알고리즘에 대한 다양한 실험을 통하여 각 알고리즘에 대한 성능과 그에 대한 분석이 포함되어 있다. 실험 결과 제안된 구조 및 알고리즘을 사용함으로써 기존의 시스템에 비해 성능 향상을 가져왔다.
