데이터 리텐션 사이클 기반 플래시 메모리 수명 연장 방법 = Data retention cycle based lifetime management of NAND flash memory

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 낸드 플래시 저장장치의 수명을 보장하기 위한 웨어-레벨링 알고리즘에 관한 연구이다. 낸드 플래시 디바이스(NAND flash device)는 쓰기/지우기 횟수 제한이 존재한다. 만약 쓰기/지우기 횟수 불균형이 발생할 경우 최대 수명을 보장하지 못하거나 성능 하락 문제가 발생한다. 쓰기/지우기 횟수 불균형 문제는 데이터의 갱신 주기 차이에 의해 발생한다. 자주 갱신되는 데이터와 오랜 시간 동안 갱신되지 않는 데이터의 물리적 공간 점유 시간 차이에 의해 특정 물리 영역의 쓰기/지우기 횟수가 상대적으로 높거나 낮아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 낸드 플래시 저장장치의 웨어-레벨링 기법이 연구되어 왔다.
본 논문은 낸드 플래시 저장장치의 새로운 정적 웨어-레벨링 기법인 BCI 웨어-레벨링을 제안한다. BCI 웨어-레벨링은 기존 웨어-레벨링 기법이 블록 당 지우기 횟수를 기준으로 데이터 갱신 주기를 판별했던 것과 달리 데이터의 상대적 점유 시간을 기준으로 데이터의 갱신 주기를 판별한다. 또한 구조가 단순하고 불필요한 동작을 최소화 하여 하드웨어 리소스(resource) 요구량이 매우 낮고 성능 영향이 적은 특징을 가진다.
본 논문의 검증은 이벤트 기반 시뮬레이터(event-driven simulator)를 통해 수행되었다. 실험 결과 BCI 웨어-레벨링 알고리즘은 낸드 플래시의 수명을 기존 알고리즘 대비 최대 10.6%까지 향상 시켰다. 또한 기존 알고리즘 대비 메모리 요구량을 최대 1/10 수준으로 줄일 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요지 viii
• 제1장 서론 1
• 제2장 배경 지식 2
• 제1절 낸드 플래시 메모리 2
• 제2절 Flash Translation Layer 5
• 제3절 낸드 플래시 메모리 수명 관리 7
• 제4절 오픈/클로스 (Open/close) 블록 관리 10
• 제3장 관련 연구 13
• 제4장 Block Closed Index 웨어-레벨링 알고리즘 16
• 제1절 Block Closed Index 17
• 제2절 BCI 메타데이터 구조 18
• 제3절 핫/콜드 데이터 판별 알고리즘 18
• 제4절 수행 빈도 조절 알고리즘 19
• 제5절 파워 오프 관리 22
• 제5장 실험 환경 및 결과 24
• 제1절 BrickSim 시뮬레이션 환경 24
• 제2절 동적 웨어-레벨링 실험 결과 30
• 제3절 BCI 알고리즘 성능 분석 34
• 제4절 기존 알고리즘과 성능 비교 37
• 제5절 실험 환경 변화에 따른 결과 영향 분석 39
• 제6장 결론 42
• 제1절 결과 분석 42
• 제2절 향후 과제 42
• 참고문헌 43
• ABSTRACT 45
• 감사의 글 47