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조합 구성적 FTL 설계 프레임워크에서의 쓰레기 수집 작업 정확성 검증 : Correctness Verification of Garbage Collection Based on a Compositional FTL Design Framework

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor조유근-
dc.contributor.author이수관-
dc.date.accessioned2017-07-13T07:05:35Z-
dc.date.available2017-07-13T07:05:35Z-
dc.date.issued2014-08-
dc.identifier.other000000021468-
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10371/119028-
dc.description학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2014. 8. 조유근.-
dc.description.abstract플래시 메모리는 내장형 시스템부터 고성능 서버 시스템의 저장 장치로까지 그 적용 범위가 점점 넓어지고 있다. 덮어쓰기를 허용하지 않는 플래시 메모리의 제약 조건을 극복하기 위한 다양한 연구를 통해 성능 면에서는 많은 발전이 이루어져 왔지만, 상대적으로 신뢰성 향상을 위한 연구는 많이 수행되지 않았다. 특히 최근에는 미세 공정의 도입 및 MLC(Multi-Level Cell) 플래시 메모리의 등장으로 신뢰성 특성이 점점 악화되고 있기 때문에 이를 매체로 사용하는 플래시 저장 장치 시스템의 신뢰성을 높이기 위한 연구가 더욱 중요해지고 있다.
저장 장치 시스템은 사용자 데이터 및 메타데이터에 대한 휘발성 상태와 비휘발성 상태를 모두 관리해야 되므로 매우 복잡한 구조를 갖는다. 이러한 저장 장치 시스템에서 비동기적으로 발생하는 전원 오류(power failure)로부터 정확한 일관성 있는 상태로 복구하는 것은 매우 어려운 작업이다.
본 논문은 체계적이고 완전한 전원 오류 복구를 지원하는 FTL 설계의 프레임워크인 HIL(Hierarchically Interacting set of Logs)을 기반으로 한다. HIL 프레임워크는 덮어쓰기를 허용하지 않는 플래시 메모리의 제약 조건을 고려하여 로그를 기본으로 하며, 호스트 데이터 및 FTL 메타데이터의 저장 및 관리를 로그와 각각의 로그 간의 상호 작용으로 처리한다.
본 논문은 FTL의 중요 기능 중 하나인 쓰레기 수집 작업에 초점을 맞추어 비동기적인 전원 오류가 발생하는 경우에도 HIL 프레임워크에 의해 설계된 FTL은 정확한 저장 장치의 상태로 복구가 가능함을 검증한다. 이를 위하여 쓰레기 수집 작업을 위한 물리 블록 정보 로그를 정의하고 사용자 데이터 및 매핑 관련 FTL 메타데이터를 저장하기 위한 로그들과의 전원 오류 복구를 위한 인터페이스 및 로그 운영 규칙을 제시한다. 이를 통해 HIL 프레임워크를 이용해 설계된 FTL이 비동기적인 전원 오류 발생 시에도 정확한 저장 장치 상태로 복구될 수 있음을 검증한다. 또한 쓰레기 수집 작업 동안 불필요한 논리 주소 중복 검사로 인해 발생할 수 있는 성능 저하를 최소화하기 위하여 가상 클록 및 블룸 필터를 활용하는 기법을 제시한다.
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dc.description.tableofcontents제 1 장 서 론
1.1 연구 동기
1.2 연구 내용
1.3 논문의 구성

제 2 장 배경 지식 및 관련 연구
2.1 플래시 메모리의 구조 및 특성
2.2 플래시 메모리 소프트웨어
2.3 쓰레기 수집 작업
2.4 전원 오류 복구 관련 문제점 및 기술 추세

제 3 장 HIL 프레임워크 및 쓰레기 수집 작업
3.1 FTL 추상화
3.2 HIL 프레임워크 설계
3.2.1 HIL 프레임워크 구성 요소: 로그
3.2.2 로그 간의 계층 구조와 상호 작용
3.2.3 로그 조합을 통한 FTL 구성
3.3 HIL 프레임워크 동작
3.3.1 호스트 쓰기 요청 처리
3.3.2 호스트 읽기 요청 처리
3.3.3 쓰레기 수집 동작 절차
3.4 HIL 프레임워크에서의 전원 오류 복구
3.4.1 구조적 복구 (structural recovery)
3.4.2 기능적 복구 (functional recovery)

제 4 장 쓰레기 수집 동작의 정확성 검증
4.1 쓰레기 수집 동작시 전원 오류 복구 문제와 회피 규칙
4.1.1 형제 페이지에 의한 소거 오류 문제
4.1.2 병렬성에 의한 유효 페이지 복사 문제
4.2 쓰레기 수집 동작 정확성 검증
4.2.1 정확성 기준(correctness criteria)
4.2.2 쓰레기 수집 작업의 정확성 검증

제 5 장 쓰레기 수집 성능 최적화
5.1 블룸 필터(Bloom Filter)
5.2 가상 클록과 블룸 필터를 이용한 쓰레기 수집 성능 향상

제 6 장 결론 및 향후 연구 과제
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dc.formatapplication/pdf-
dc.format.extent1159191 bytes-
dc.format.mediumapplication/pdf-
dc.language.isoko-
dc.publisher서울대학교 대학원-
dc.subject전원 오류 복구-
dc.subject플래시 메모리-
dc.subject플래시 메모리 기반 저장 장치-
dc.subject플래시 변환 계층(FTL)-
dc.subject쓰레기 수집-
dc.subject.ddc621-
dc.title조합 구성적 FTL 설계 프레임워크에서의 쓰레기 수집 작업 정확성 검증-
dc.title.alternativeCorrectness Verification of Garbage Collection Based on a Compositional FTL Design Framework-
dc.typeThesis-
dc.contributor.AlternativeAuthorSookwan Lee-
dc.description.degreeDoctor-
dc.citation.pages78-
dc.contributor.affiliation공과대학 전기·컴퓨터공학부-
dc.date.awarded2014-08-
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