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정전 대비를 위한 비휘발성램+휘발성램 하이브리드 메인 메모리의 효과적인 관리 방향
김효진(Hyojeen Kim),최종무(Jongmoo Choi),이동희(Donghee Lee),노삼혁(Sam H. Noh) 한국정보과학회 2013 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.40 No.2
최근 DRAM이 기술적 한계를 드러냄에 따라 DRAM을 대체할 것으로 기대되는 비휘발성의 새로운 메모리 기술(NVM)이 발전하고 있다. 이러한 새 메모리 기술은 비휘발성이면서도 빠른 접근 속도를 가지고 있기 때문에 시스템 성능과 안정성의 개선에 효과적일 것으로 기대된다. 본 논문에서는 NVM과 DRAM을 하이브리드 메인 메모리로 구성하여 정전에 대비할 수 있도록 순간적인 종료가 가능한 시스템의 메모리 활용 방법을 설명한다. 또한, 리눅스 커널 3.3.6에서의 페이지 사용 패턴에 대한 관찰 및 분석을 기반으로 두 가지 메모리가 효율적으로 사용되기 위한 통합 관리 기법을 제안한다. Next generation non-volatile RAM (NVM) is expected to replace DRAM due to DRAM"s limitations in terms of density and power consumption. We propose a highly durable system through the use of hybrid main memory that combines NVM and DRAM. Systems and processes in such systems can survive through a power failure and continue their execution from their pre-failure state after recovery. We first describe the memory layout of highly durable systems to prepare a power outage. As the next step to actually deploy such systems, the global memory management scheme is proposed based on observations and analysis made from memory usage patterns of applications executing in a commodity system.
김효진(Hyojeen Kim),노삼혁(Sam H. Noh) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.37 No.1
본 논문에서는 차세대 비휘발성램 기술인 스토리지 클래스 메모리(SCM)와 DRAM을 병렬적으로 메인 메모리로서 도입하고, SCM+DRAM 메인 메모리 시스템을 시스템 신뢰성 측면에서 활용한다. 본 시스템에서는 부팅 없는 즉각적인 시스템 온/오프, 프로세스의 동적인 영속성 또는 비영속성의 선택, 그리고 이를 통하여 전원과 소프트웨어 장애로부터의 빠른 복구를 제공한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 장점은 체크포인팅에서의 문제들, 즉 심각한 오버헤드와 복구 지연을 야기하지 않으며, 특히 응용 프로그램에 대한 완전한 투명성을 제공하기 때문에 보편적인 응용 프로그램에 영속성을 제공할 수 있어 실제 환경에 적용되기가 쉽다. 우리는 이를 검증하기 위해 상용 운영체제인 리눅스 커널 2.6.21을 기반으로 시스템을 구현하였고, 실험을 통해 영속성이 지정된 프로세스가 시스템의 오프-온 후 데이터 손실 없이 즉각적으로 실행을 지속하는 것을 알 수 있었으며, 이를 통하여 우리는 본 시스템에서 가용성과 신뢰성이 향상될 수 있음을 확인하였다. In this paper, we adopt Storage Class Memory, which is next-generation non-volatile RAM technology, as part of main memory parallel to DRAM, and exploit the SCM+DRAM main memory system from the dependability perspective. Our system provides instant system on/off without bootstrapping, dynamic selection of process persistence or non-persistence, and fast recovery from power and/or software failure. The advantages of our system are that it does not cause the problems of checkpointing, i.e., heavy overhead and recovery delay. Furthermore, as the system enables full application transparency, our system is easily applicable to real-world environments. As proof of the concept, we implemented a system based on a commodity Linux kernel 2.6.21 operating system. We verify that the persistence enabled processes continue to execute instantly at system off-on without any state and/or data loss. Therefore, we conclude that our system can improve availability and reliability.
스토리지 클래스 메모리를 활용한 선택적 프로세스 영속성의 설계 및 구현
김효진(Hyojeen Kim),김은삼(Eunsam Kim),최종무(Jongmoo Choi),이동희(Donghee Lee),노삼혁(Sam H. Noh) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1
현재까지 시스템 장애로부터 프로세스의 상태와 데이터를 복구하는 방법을 실현하기 위하여 체크포인팅을 기반으로 하는 여러 연구가 있었으나, 이 연구들은 주기적으로 프로세스 이미지를 저장장치에 저장하므로 데이터의 손실이 전혀 없는 영속적 프로세스의 구현이 어려웠고 소요되는 오버헤드가 극심하였다. 본 논문에서는 스토리지 클래스 메모리(SCM)가 비휘발성인 동시에 램의 속성을 가지는 점에 착안하여 이를 메인 메모리 시스템에 도입함으로써 데이터의 손실이 전혀 없는 영속적 프로세스 시스템을 구축하였으며, 더 나아가 프로세스의 영속성을 선택적으로 지정할 수 있는 메커니즘을 제안한다. 우리는 리눅스 커널 2.6.21을 기반으로, SCM과 DRAM이 공존하는 메인 메모리 시스템 소프트웨어를 개발하고, 메모리 관리자의 추가, 메모리 주소 변환 방법 제공, 영속적/비영속적 프로세스 관리부 등의 구현을 통해, 선택적으로 지정된 영속적 프로세스가 시스템 오류로부터 데이터 손실 없이 복구됨을 검증하였다.