Solid State Drive (SSD) which consists of NAND flash chip is widely used to high performance computer system because of high speed. Current computer system uses sector unit (512B) to I/O operation. However, the minimum read and write unit is page which size is 4KB ~ 16KB in NAND flash chip. Thus, address translation is needed in SSD. Unlike conventional volatile memories, NAND flash chip cannot update same location which is called out-place update and has limited P/E cycle which is related to lifetime of SSD. Because of these characteristic, if subpage write which request size is less than page unit is coming, NAND flash chip has to read stored old data and modify and write to new location which is called Read Modify Write (RMW). As vendors increase page size to increase throughput of SSD, subpage write ratio is also increased. Moreover, current mapping table which has responsible for address translation dose not have stored information of physical page. Thus, conventional mapping table cannot detect unnecessary RMW which new write request can cover the stored old data. In this paper, we propose Subpage based Flash Translation Layer (FTL) to reduce the number of writes which can improve lifetime and increase performance. The subpage based FTL can merge subpage write requests in write buffer and added stored data information to mapping table to detect unnecessary RMW. We experimented subpage base FTL using trace based simulation. The result of reduction write operation is maximum 23% and 13% on average. Also, we can reduce write latency to maximum 13% and 9% on average.
지난 몇 년간 컴퓨터의 저장 장치로서 하드디스크를 사용하였다. 하지만 최근에 하드디스크에 느린 속도를 대체하는 SSD (Solid State Drivers) 라는 NAND 플래시 메모리 기반으로하는 저장 장치가 상용화 되고 있다. 이런 SSD는 기존에 시스템에서 아무런 변화 없이 쉽게 사용하기 위해서, 플래시 변환 기법을 통해서 기존에 시스템에서 보내는 주소를 다시 SSD에 맞는 주소로 변환해 주는 맵핑 테이블이 필요하다. 또한 NAND 플래시 메모리는 같은 주소에 덮어쓰기가 안되기 때문에 이러한 변환 기법은 필수적이다. 그리고 하드디스크와 SSD의 최소 읽고 쓰는 단위가 다르기 때문에, SSD의 최소 단위인 페이지 보다 작은 페이지 요청이 올 수가 있다. 하지만 요즘의 SSD의 페이지의 크기는 점점 커지는 중이다. 왜냐하면 페이지의 크기가 SSD의 속도를 증가 시킬 수 있기 때문이다. 하지만 이러한 변화는 결국 페이지의 크기보다 작은 페이지 요청들의 개수를 더더욱 증가시키게 되고, 페이지 내부에 공간을 낭비하는 결과를 가져온다. 또한 이러한 작은 페이지 요청들은 기존에 저장되어 있는 데이터를 읽고 수정하고 다시 쓰는 작업 Read Modify Write 을 발생시킨다. 하지만 현재의 플래시 변환 기법에서는 이러한 작은 페이지 요청들을 효율적으로 처리하지 못하고 불필요한 Read Modify Write 을 하도록 되어있다. 이에 따라 본 학위논문에서는 새로운 작은 페이지 기반 플래시 변환 기법을 제안한다. 본 기법은 SSD 내부에 있는 버퍼를 이용해서 작은 페이지들을 합치고, 이를 관리하기 위해서 맵핑 테이블에서 페이지 안에 있는 정보를 새롭게 추가하였다. 제안하는 기법에서는 작은 요청들이 합쳐져서 총 쓰기의 개수가 줄어들고, 불필요한 읽기 작업을 줄이게 되었다. 실험 결과 ,총 쓰기의 개수는 최대 22 %, 그리고 평균 7% 까지 줄어들고, 총 읽기의 개수는 최대 30% 그리고 평균 10%가 제안된 기법으로 감소하였다.
