리매핑 기법을 이용한 리눅스 시스템 읽기/쓰기 성능 최적화 기법

Abstract

낸드 플래시 메모리는 덮어쓰기가 불가능하여 호스트에서 덮어쓰기를 수행하면 새로운 물리 페이지에 수정된 데이터를 기록해야 한다. 이로 인해 호스트의 논리 블록 주소와 플래시 메모리의 물리 페이지 간의 매핑이 지속적으로 바뀌어 플래시 변환 계층에서는 이 정보를 주소 매핑 테이블에 저장하여 관리한다. 이러한 매핑 특성을 이용해 주소 매핑 테이블의 정보만을 수정하여 논리 블록 주소 상으로만 데이터를 이동/복사 시키는 기법을 리매핑이라고 한다. 리매핑을 이용하면 데이터의 논리 블록 주소를 유저가 원하는 대로 움직일 수 있어 이를 이용해 두 가지의 최적화가 가능하다. 먼저, 데이터의 이동/복사 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 리매핑을 이용하면 물리 페이지의 읽기/쓰기 없이 메모리에 있는 매핑 테이블 만을 수정하여 전체 수행시간이 크게 줄어들게 된다. 또한, 시스템 내의 단편화를 제거하여 읽기 성능을 향상 시킬 수 있다. 단편화는 읽고자 하는 데이터들이 흩어져 저장되어 있는 경우를 말하는데, 리매핑을 이용해 이러한 단편화를 제거하면 소프트웨어 스택 오버헤드가 줄어들어 읽기 성능이 향상되게 된다. 본 논문에서는 앞서 말한 리매핑 기법으로 최적화 가능한 문제들을 갖고 있는 리눅스 파일 유틸리티와 로그 구조 파일 시스템을 각각 소개하고 최적화한다. 리눅스 파일 유틸리티는 파일들을 처리하는 과정에서 파일들의 단편화로 인해 읽기 성능 하락이 발생하고, 로그 구조 파일 시스템은 데이터 쓰기 시 발생하는 단편화와 주기적인 세그먼트 클리닝으로 인해 읽기/쓰기 성능 하락이 발생하게 된다. 두 대상을 각각 리매핑 기법을 통해 최적화하여 리눅스 파일 유틸리티의 수행 속도는 최대 3.4배, 로그 구조 파일 시스템의 읽기/쓰기 성능은 각각 최대 2.1배, 2.2배 향상되는 것을 확인하였다.