박현철 사원 2012. 09. 14

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서울대학교 학부과정 프로젝트 소개. 박현철 사원 2012. 09. 14. S/W 개발팀 반도체 사업부 삼성전자. 주소 공간 분할 관리 기법 활용 방안 연구. 과제 내용 NAND 와 NAND 기반 저장장치들의 특성 이해 주소 공간 분할 관리 기법 이해 공개 SSD simulator 코드 분석 NAND 기반 저장장치들을 위한 관리 기법 제시 공개 SSD simulator 에 기법 적용 적용 전과 후의 성능 비교 선수과목 및 과제 진행 환경 - PowerPoint PPT Presentation

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박현철 사원2012. 09. 14

S/W 개발팀반도체 사업부

삼성전자

서울대학교 학부과정 프로젝트 소개

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과제 내용• NAND 와 NAND 기반 저장장치들의 특성 이해• 주소 공간 분할 관리 기법 이해• 공개 SSD simulator 코드 분석• NAND 기반 저장장치들을 위한 관리 기법 제시• 공개 SSD simulator 에 기법 적용• 적용 전과 후의 성능 비교

선수과목 및 과제 진행 환경• C, 자료구조 , 알고리즘 , Operating System• Linux 와 Windows 둘 다 가능

* 공개 시뮬레이터는 C 로 작성되어 있으며 , Linux 와 Windows 에서 컴파일 가능 .

주소 공간 분할 관리 기법 활용 방안 연구

* 공개 SSD Simulator 관련 자료 논문 : Design tradeoffs for SSD performance코드 : disksim - http://www.pdl.cmu.edu/DiskSim/ ssd patch - http://research.microsoft.com/en-us/downloads/b41019e2-1d2b-44d8-b512-ba35ab814cd4/default.aspx

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NAND Features

HDD Flash Memory

I/O Unit(Read/

Write or Program)

Sector(512 Bytes)

Page (8192 Bytes)

Overwrite per I/O Unit Yes

No(Programmable after

Block Erase)

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NAND Features : Program operation

block

101010101010101010101

111010001000101111101

111111111111111111111

111111111111111111111

111111111111111111111

100000001010101100101

page

page

page

page

page

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5 / 9

NAND Operation: Erase Operation

block

page

page

page

page

page

101010101010101010101

111010001000101111101

111111111111111111111

111111111111111111111

111111111111111111111

100000001010101100101

101010101010101010101

111010001000101111101

111111111111111111111

111111111111111111111

111111111111111111111

111111111111111111111

111111111111111111111

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NAND Features : Operations

ProgramChange some bits of a page from ‘1’ to ‘0’

EraseChange all bits of a block to ‘1’

In-place Update (e.g. Overwrite) Out-of-place Update

Erase Operation This block becomesreprogrammable.

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기존의 I/O 패턴 예측• 저장장치는 데이터의 semantic 정보를 알 수 없다 .• 일반적으로 I/O 의 temporal locality 와 spatial locality 를 활용해 I/O 의 패턴을 예측한다 .

• Ex) 1 초내에 반복해서 데이터 , 접근된 주소에 연속되는 주소 .

• 파일 처리 과정을 이해하여 데이터 접근 패턴을 예측할 필요가 있다 .

파일 처리 과정을 고려한 I/O 패턴 예측• 접근이 반복되는 특정 주소 영역을 동일한 context 를 지닌 영역으로 간주 .

• 파일 접근시 파일을 무작위로 나눠 처리하지 않는다 .• Host 상에서 I/O 요청들이 병합될 수 있지만 , 파일과 관련없는 부분에 접근하지 않는다 .

주소 공간 분할 관리 기법

File A

Blk i+1 Blk i+2

Device

Blk i+1 Blk i+2

Write request

File A

Blk i+1 Blk i+2

Device

Blk i+1 Blk i+2

Read request

Host

Logical address

Blkk+1

Blkk+2

Physicaladdress Blk k

Blkk+3

Blkk+1

Blkk+2

Physicaladdress Blk k

Blkk+3

Host

Logical address

i+1 and i+2 are considered to be related

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Section

• I/O request 에 의해 접근되는 영역

• Identified Section

• Read 와 Write 둘 다 n 번 이상 발생한 section

• Unidentified Section

Divided Sections

• Request 간에 overlap 되는 영역을 별도의 section 으로 관리 .

• Host 에서 request 들이 병합되는 것을 고려 .

Identified section 을 prefetch, buffer management, hot/cold separation

등에 활용 가능 .

전체 section 중 최대 74% 가 identified 됨 .

Identified section 에서 발생하는 i/o request 는 최대 88.1%.

주소 공간 분할 관리 기법 (cont’d)

Request

Request

Request

AddressSpace

#Section : 3#Access : 4

Request

Tim

e

Request

Request

RequestSections

Req RequestRequest

Divided sections

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PC 향 trace 4 개

#section - sec-

tion 의 개수

#access – i/o

request 의 개수

PC 환경에서

identified sec-

tion 이 잘나타나며 ,

접근도 많이

발생한다 .

Web-surfing 은

임시 파일 작업이

많아서 identified

section 이

잘드러나지 않는다 .

주소 공간 분할 관리 기법 (cont’d)

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

#section #access

pcNTFS 1

identical total

74.0%

88.1%

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

#section #access

pcNTFS 2

identical total

29.1%

40.2%

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

#section #access

web-surfing

identical total

13.4%

22.8%

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

#section #access

pcFAT32

identical total

58.2%

70.0%

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