낸드 플래시 기대 수명을 고려한 쓰기 조절 기법 271 ․본 연구는 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개 발사업(정보통신)의 일환으로 수행하였음. [KI0018-10041244, 스마트 TV 2.0 소프트웨어 플랫폼] ․이 논문은 제40회 추계학술발표회에서 ‘낸드 플래시 기대 수명 보장을 위한 스왑 조절 기법’의 제목으로 발표된 논문을 확장한 것임 † †† 학생회원 종신회원 논문접수 심사완료 : : : : 성균관대학교 IT융합학과 [email protected]성균관대학교 컴퓨터공학과 교수 [email protected](Corresponding author임) 2014년 1월 3일 2014년 3월 6일 CopyrightⒸ2014 한국정보과학회ː개인 목적이나 교육 목적인 경우, 이 저작 물의 전체 또는 일부에 대한 복사본 혹은 디지털 사본의 제작을 허가합니다. 이 때, 사본은 상업적 수단으로 사용할 수 없으며 첫 페이지에 본 문구와 출처 를 반드시 명시해야 합니다. 이 외의 목적으로 복제, 배포, 출판, 전송 등 모든 유형의 사용행위를 하는 경우에 대하여는 사전에 허가를 얻고 비용을 지불해야 합니다. 정보과학회논문지: 컴퓨팅의 실제 및 레터 제20권 제5호(2014.5) 낸드 플래시 기대 수명을 고려한 쓰기 조절 기법 (Write Throttling for Expected NAND Flash Memory Lifetime) 김민지 † 신동군 †† (Min Ji Kim) (Dongkun Shin) 요 약 본 논문에서는 낸드 플래시 메모리의 제한적인 수명을 고려하여 스마트 디바이스에서의 메모리 회수 시 과도하게 발생하는 저장 장치에 대한 쓰기를 감소시키는 방법을 제안한다. 기존 운영체제에서의 메모리 회수 정책은 쓰기를 유발하는 더티 페이지 쓰기와 스왑, 쓰기를 유발하 지 않는 클린 페이지 회수와 프로세스 종료가 있다. 이 때, 더티 페이지 쓰기와 스왑으로 인해 저장장치에 과도한 쓰 기 요청이 발생할 경우 수명이 단축되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 메모리 회수 과정에서 발생하는 쓰기에 대한 조절이 필요하다. 제안하는 기법은 모바일 저장장치로 사용 되는 eMMC에 대한 쓰기 양을 모니터링 하여 그에 따라 쓰기 조절 상황을 판단하고 메모리 회수 시의 스왑과 더티 페이지 쓰기, 프로세스 종료를 유발하는 조건에 대한 임계 값을 조정하여 낸드 플래시로 유발되는 쓰기 양을 감소시 킨다. 이 결과 같은 워크로드에 대해 전체 쓰기 양이 기존 에 비해 43% 감소하였다. 키워드: 스왑, 낸드 플래시, 더티 페이지 쓰기, 쓰기감소 Abstract In this paper, we propose a NAND flash write throttling technique in memory reclamation. This technique controls the write traffic on NAND flash memory considering the expected NAND flash memory lifetime. During the memory reclamation in operating systems, many write requests to the storage are gene- rated - dirty page writeback and swap out. Our technique monitors the write traffic and controls the threshold values for dirty page writeback, swap or process kill. Experiments show that the proposed algorithm reduces the write traffic by 43% without increasing the read traffic significantly. Keywords: swap, writeback, NAND flash memory, write throttling 1. 서 론 최근 스마트 디바이스의 활용도가 높아짐에 따라 다 양한 애플리케이션이 많이 출시되고 있다. 그에 따라 여 러 가지 기능을 실행하기 위한 메모리 요구량이 크게 증가하고 있다. 구글 레퍼런스 폰의 사양을 참고하면, 2008년에 출시된 HTC Dream의 경우 메모리의 크기가 192MB 였으나, 2013년 출시된 넥서스5의 경우 메모리 가 2GB로 그 크기가 약 10배 증가한 것을 알 수 있다. 하지만, 하드웨어적 사양을 높이는 것은 구조적, 비용적 한계가 있기 때문에 모바일 환경의 효율적인 메모리 관 리 기법이 필요하다. 기존의 메모리 회수 정책은 크게 네 가지로 설명할 수 있다. 자주 접근되지 않는 페이지를 별도의 스왑 공 간으로 옮기는 스왑, 더티 페이지 쓰기, 클린 페이지 회 수 그리고 프로세스를 종료하여 여유 메모리를 확보하 는 Out of memory killer(OOMK)가 있다. OOMK는 메모리를 가장 많이 할당 받은 프로세스를 종료시키므 로 사용자의 반응성이 중요한 모바일 환경에 적합하지 않다. 따라서 OOMK정책을 모바일 환경에 맞게 수정하 여 안드로이드 플랫폼에 적용된 것이 Low memory killer (LMK)이다. 이 기법의 경우 최근에 실행되지 않 은 백 그라운드 프로세스 중 가장 많은 메모리를 할당 받은 프로세스를 선택해 종료하여 메모리를 회수한다. 스왑과 더티 페이지 쓰기의 경우 저장장치에 대한 쓰기 를 유발하지만 클린 페이지 회수 및 OOMK, LMK의 경우 부가적인 쓰기가 발생하지 않는다. 스마트 디바이스에서 저장장치로 사용되는 낸드 플래 시 기반의 저장장치인 eMMC는 빠른 접근 속도를 보장 하기 때문에 최근 스왑이 적용된 스마트 폰이 출시되기 도 하였다. 그러나 스왑을 적용할 경우 스왑 공간으로 사용되는 eMMC에 대한 입출력이 과도하게 발생하여 저장장치의 수명을 단축시키는 문제점이 발생할 수 있 다. 또한 메모리가 부족할 때 여유 메모리 공간을 확보 하기 위하여 더티 페이지 쓰기가 자주 발생하는데 이 또한 낸드 플래시의 쓰기를 유발하여 저장장치의 수명을 단축시킬 수 있다. 그림 1은 1200초 동안 넥서스 10 상
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낸드 플래시 기대 수명을 고려한 쓰기 조절 기법nyx.skku.ac.kr/publications/papers/Write_throttling.pdf, 과의 비교를 통해 메모리 회수를 수행한다. 알고리즘
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