DRAM 없는 모바일 플래시 스토리지에서의 유효 페이지 추적 기법 연구 = Study of Effective Valid Page Tracking Methods in Mobile Flash Storage without DRAM

국문 초록 (Abstract)

모바일 시스템에서는 범용 플래시 스토리지(UFS)와 같은 모바일 플래시 기반 스토리지 장치를 사용한다. 이러한 장치는 작은 폼 팩터, 전력 및 비용 예산 등이 제한되어 대용량 내부 DRAM이 장착되어 있지 않다. 따라서 작은 SRAM만을 사용하여 플래시 변환 계층(FTL)을 운영하며, 이로 인해 주소 매핑 테이블과 가비지 컬렉션(GC) 관련 메타데이터 중 하나인 유효 페이지 비트맵을 SRAM에서 관리할 수 없다. 그럼에도 불구하고 유효 페이지 비트맵을 플래시 메모리에서 관리하는 방식은 많은 메타데이터 I/O로 인한 성능 하락으로 아직까지는 적절한 대안이 아니다. 본 논문에서는 블록당 L2P 세그먼트 비트맵을 관리하여 특정 블록의 효율적으로 유효 페이지를 추적하는 방식을 제안한다. 이 방식은 유효 페이지를 추적할 때 수행되는 메타데이터 액세스 오버헤드를 감소시켜 성능을 향상시킨다. 평가 결과를 통해 기존 방식보다 유효 페이지를 찾는 지연 시간이 최대 83% (128KB I/O 단위) 감소한 것을 확인할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mobile systems, commonly use flash-based storage devices like Universal Flash Storage (UFS). These devices are designed with a small form factor and operate under limited power and budget constraints, often lacking large internal DRAM. As a result, they rely on small SRAM to run the Flash Translation Layer (FTL). This limitation makes it difficult to manage metadata, such as address mapping tables and the Valid Page Bitmap related to garbage collection (GC), within SRAM. Managing the Valid Page Bitmap in flash memory poses challenges due to performance degradation from significant metadata I/O overhead. This paper proposes an efficient method for tracking valid pages within specific blocks by managing L2P segment bitmaps per block. This approach minimizes the metadata access overhead during valid page tracking, leading to improved performance. Evaluation results indicate up to an 83% reduction in latency for finding valid pages compared to existing methods, particularly with a 128KB I/O unit.