응답 시간의 안정성 보장을 위한 공정대기열 스케줄링 기반의 플래시 메모리 제어 기법

Abstract

플래시 메모리 저장장치는 호스트의 요청으로 인해 유발되는 플래시 메모리 연산과 내부관리로 인해 발생하는 플래시 메모리 연산이 경쟁함으로 인해 호스트 요청의 응답성 및 처리율에 성능저하가 발생할 수 있다. 이러한 성능저하는 여러 SSD를 하나의 클러스터로 통합하여 활용하는 클라우드 서비스나 데이터 센터와 같은 환경에서는 치명적인 성능저하로 이어질 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위한 체계적인 해결책이 필요하다. 이를 위하여 네트워크 패킷 전송 시스템에서 응답시간과 대역폭을 보장하는 목적으로 사용된 공정대기열 알고리즘을 플래시 메모리 시스템에 적용한 방식을 제안하였다. 공정대기열 알고리즘의 구현을 위해서는 이상적인 공정성 보장 모델이 필수적이다. 따라서 목표서버가 지정된 다중서버를 대상으로 하는 이상적인 공정성 보장 모델을 공정성 보장 단위와 서비스 가치 상대성의 2가지 차원으로 접근하여 통합적으로 공정성 보장 정책을 선택할 수 있게 하는 공정성 정책 분류 공간을 제안하였다. 이와 같은 이상적인 모델을 기반으로 플래시 메모리 시스템에서 경쟁하는 스트림 사이의 공정한 서비스를 제공하는 소프트웨어 계층인 공정성 보장 관리 모듈을 개발하였다. 해당 모듈은 플래시 메모리 시스템을 병렬적으로 활용하는 무순서 플래시 메모리 제어기와 연동하여 동작한다. 제안한 방식을 고해상 실시간 시뮬레이터 환경을 기반으로 구현한 결과 서비스 시간의 관점에서 스트림 사이에 공정성을 보장함을 확인할 수 있었다. 또한 새로운 스트림이 경쟁에 참여하였을 때에 해당 스트림의 응답시간을 확인하는 실험을 통해 호스트 요청의 응답시간 및 처리율의 안정성 향상을 확인할 수 있었다.