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낸드 플래시 메모리기반 저장 장치에서 다양한 초과 제공을 통한 성능 분석 및 예측
이현섭 한국디지털정책학회 2022 디지털융복합연구 Vol.20 No.3
Recently, With the recent rapid development of technology, the amount of data generated by various systems is increasing, and enterprise servers and data centers that have to handle large amounts of big data need to apply high-stability and high-performance storage devices even if costs increase. In such systems, SSD(solid state disk) that provide high performance of read/write are often used as storage devices. However, due to the characteristics of reading and writing on a page-by-page basis, erasing operations on a block basis, and erassing-before-writing, there is a problem that performance is degraded when duplicate writes occur. Therefore, in order to delay this performance degradation problem, over-provision technology of SSD has been applied internally. However, since over-provided technologies have the disadvantage of consuming a lot of storage space instead of performance, the application of inefficient technologies above the right performance has a problem of over-costing. In this paper, we proposed a method of measuring the performance and cost incurred when various over-provisions are applied in an SSD and predicting the system-optimized over-provided ratio based on this. Through this research, we expect to find a trade-off with costs to meet the performance requirements in systems that process big data. 최근 급격한 기술의 발달로 다양한 시스템에서 발생하는 데이터양이 증가하고 있으며, 많은 양의 빅데이터(big data)를 처리해야 하는 엔터프라이즈 서버(enterprise server)와 데이터 센터(data center)의 경우 비용이 증가하더라도 높은 안정성과 고성능의 저장 장치를 적용하는 것이 필요하다. 이러한 시스템에서는 고성능의 읽기/쓰기 성능을 제공하는 SSD(solid state disk)를 저장 장치로 사용하는 경우가 많다. 그러나, 페이지 단위로 읽기 쓰기를 하고 블록 단위로 지우기 연산을 해야하고 쓰기 전 지우기 연산을 수행해야 하는 특징 때문에 중복 쓰기가 다발할 경우 성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 이러한 성능 저하 문제를 지연시키기 위해 SSD의 내부적으로 초과 제공(over-provision) 기술을 적용하고 있다. 그러나 초과 제공 기술은 성능 대신 많은 저장공간의 비용을 소모하는 단점이 있기 때문에 적정 성능 이상의 비효율적인 기술의 적용은 과대한 비용을 지불하게 만드는 문제가 있다. 본 논문에서는 SSD에서 다양한 초과 제공을 적용하였을 때 발생하는 성능과 비용을 측정하고, 이를 기반으로 시스템에 최적화된 초과 제공 비율을 예측하는 방법을 제안했다. 본 연구를 통해 빅데이터를 처리하는 시스템에서 성능의 요구사항을 만족하기 위한 비용과의 절충점(trade-off)를 찾을 수 있을 것으로 기대한다.
이현섭,김진덕,Lee, Hyoun-Sup,Kim, Jin-Deog 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.10
현재 차량의 현재 위치와 진행방향 이동거리를 알려주는 내비게이션이 사용되고 있다. 이러한 내비게이션의 센서 중 차량의 현재 위치를 측위 하기 위해 GPS 센서를 사용 하는데, 이 GPS 센서는 위성신호의 삼각측량에 의해 얻은 좌표 값으로 현재 위치를 측위하게 된다. 이러한 특성 때문에 GPS의 위성신호가 닫지 않는 터널이나 고층 건물이 둘러싸인 지역에서는 그 위치를 측위 하기 힘들다. 또한 GPS 수신율이 떨어지는 지역에 대해서는 위치 이탈 현상이 발생하기도 한다. 이에 GPS의 문제점에 대해 보완하고, 차량내부에 있는 CAN 센서와 스마트폰의 지자기 센서를 이용한 측위를 이용하였고 주변의 WiFi의 AP 정보를 이용한 위치 측위 방식을 이용하여 위성신호가 닫지 않는, GPS 음영지역에 대해서 위치를 측위하고 GPS 가 불안정한 지역에 있어서는 위치 보정이 되는 시스템을 설계 및 구현하였다. 그 결과 GPS신호를 보정 할 수 있었으며 GPS 음영지역에 대해서는 다른 데이터로 차량의 위치를 측위 할 수 있었다. Recently, navigation system is used to inform users of vehicle location and driving direction, moving distance and so on. This navigation uses GPS sensor for current location determination. The GPS sensor will determinate current coordinates by using triangulation algorithm. This characteristic bring about that the GPS signal is not available in the shadow region such as tunnel and urban canyon. Moreover, Even though the signal is available, inherent positional error rate of the GPS often results in the dislocation of vehicle. To solve, these problems, a new positioning system is proposed in the paper. The System utilizes geomagnetic sensors of smartphone, speed information of CAN of vehicle though bluetooth and WiFi APs for GPS shadow area. The experimental test shadows that the proposed system using multiple data is able to determine the position of vehicle in GPS shadow areas.
이현섭,박범영,서헌덕,박기현,정해도,Lee, Hyunseop,Park, Boumyoung,Seo, Heondeok,Park, Kihyun,Jeong, Haedo 한국전기전자재료학회 2005 전기전자재료학회논문지 Vol.18 No.4
Stick-slip friction is one of the material removal mechanisms in tribology. It occurs when the static friction force is larger than the dynamic friction force, and make the friction curve fluctuated. In the friction monitoring of chemical mechanical polishing(CMP), the friction force also vibrates just as stick-slip friction. In this paper, an attempt to show the similarity between stick-slip friction and the friction of CMP was conducted. The prepared hard pa(IC1000/Suba400 stacked/sup TM/) and soft pad(Suba400/sup TM/) were tested with SiO₂ slurry. The friction force was measured by piezoelectric sensor. According to this experiment, it was shown that as the head and table velocity became faster, the stick-slip time shortened because of the change of real contact area. And, the gradient of stick-slip period as a function of head and table speed in soft pad was more precipitous than that of hard one. From these results, it seems that the fluctuating friction force in CMP is stick-slip friction caused by viscoelastic behavior of the pad and the change of real contact area.
플래시 메모리 상에서 불량률 개선 및 수명 연장을 위한 효율적인 단일 비트 셀 전환 기법
이현섭 한국사물인터넷학회 2023 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.9 No.3
플래시 메모리 기반 저장장치인 SSD(solid state disk)는 높은 집적도와 빠른 데이터 처리가 가능한 장점을 가지고 있다. 따라서 급격하게 증가하고 있는 빅데이터를 관리하는 고용량 데이터 저장 시스템의 저장장치로 활용되고 있다. 그러나 저장 미디어인 플래시 메모리에 일정 횟수 이상 반복해서 쓰기/지우기 동작을 반복하면 셀이 마모되어 사용하지 못하는 물리적 한계가 있다. 본 논문에서는 플래시 메모리의 불량률을 줄이고 수명을 연장하기 위해 불량이 발생한 다중 비트 셀을 단일 비트 셀로 변환하여 사용하는 방법을 제안한다. 제안하는 아이디어는 물리적 특징이 다르지만 동일하게 불량으로 처리되고 있는 다중 비트 셀과 단일 비트 셀의 불량 및 처리 방법을 구분하였다. 그리고 불량이 예상되는 다중 비트 셀을 단일 비트 셀로 변환하여 불량률을 개선하고 전체적인 수명을 연장하였다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 SSD의 증가한 수명을 측정하여 제안하는 아이디어의 효과를 증명하였다.
플래시 메모리 기반 저장장치에서 디지털 포렌식을 위한 데이터 무결성에 영향을 주는 특성 및 기술 연구
이현섭 한국사물인터넷학회 2023 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.9 No.3
디지털 포렌식에서 가장 중요하게 여기는 특징 중 하나는 무결성이다. 무결성은 데이터가 변조되지 않았음을 의미한다. 디지털 포렌식 과정에서 증거를 수집하는데 이 증거가 나중에 변조되었다면 증거로 사용될 수 없다. 아날로그 증거물은 사진을 찍어놓는 방식 등을 통해 변조된 사실을 쉽게 파악할 수 있다. 그러나 저장매체 속의 데이터 즉, 디지털 증거는 눈에 보이지 않기 때문에 변조되었는지 알기가 어렵다. 그래서 이 증거 데이터가 증거 수집 단계에서 법정 제출까지의 과정 중 변조가 되지 않았음을 증명하기 위해 해시값을 사용한다. 해시값은 증거 수집 단계에서 저장 데이터로부터 수집한다. 그러나 NAND 플래시 메모리는 내부적인 동작의 특성 때문에 시간이 지나면 물리적 데이터 형상이 수집 단계와 달라질 수 있다. 본 논문에서는 고의적인 데이터 훼손을 시도하지 않더라도 플래시 메모리의 물리적 형상이 변경될 수 있는 플래시 메모리의 특성 및 기술들을 연구한다.
다중 메모리로 구성된 저장장치에서 데이터 탐색 비용을 줄이기 위한 메모리 매핑 기법
이현섭 한국사물인터넷학회 2023 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.9 No.1
Recently, with the recent rapid development of memory technology, various types of memory are developed and are used to improve processing speed in data management systems. In particular, NAND flash memory is used as a main media for storing data in memory-based storage devices because it has a nonvolatile characteristic that it can maintain data even at the power off state. However, since the recently studied memory-based storage device consists of various types of memory such as MRAM and PRAM as well as NAND flash memory, research on memory management technology is needed to improve data processing performance and efficiency of media in a storage system composed of different types of memories. In this paper, we propose a memory mapping scheme thought technique for efficiently managing data in the storage device composed of various memories for data management. The proposed idea is a method of managing different memories using a single mapping table. This method can unify the address scheme of data and reduce the search cost of data stored in different memories for data tiering. 최근 메모리 기술의 급격한 발전으로 개발되고 있는 다양한 종류의 메모리는 데이터 관리 시스템에서 처리 속도향상을 위해 활용되고 있다. 특히 NAND 플래시 메모리는 전원이 차단되어도 데이터를 유지할 수 있는 비휘발성 특징이 있으므로 메모리 기반 저장장치의 데이터 저장용 주요 미디어로 활용되고 있다. 그러나 최근 연구되고 있는 메모리기반 저장장치는 NAND 플래시 메모리뿐만 아니라 MRAM과 PRAM 등 다양한 종류의 메모리로 구성되어 있고 추가로새로운 특성이 있는 다양한 종류의 메모리가 개발되고 있다. 따라서 특성이 서로 다른 이종의 메모리들로 구성된 저장시스템에서 미디어의 데이터 처리 성능과 효율 향상을 위한 메모리 관리 기술의 연구가 필요하다. 본 논문에서는 데이터 관리를 위해 다양한 메모리로 구성된 저장장치에서 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 메모리 사상 기법을 제안한다. 제안하는 아이디어는 서로 다른 이종 메모리를 하나의 사상 테이블을 활용하여 관리하는 방법이다. 이 방법은 데이터의 주소 체계를 통일할 수 있고 데이터 티어링(tiering)을 위해 서로 다른 메모리에 분할 저장된 데이터의 탐색 비용을 감소시킬 수 있다.
멥 데이터 자원 변화를 통한 가상 메모리 기반 FTL 정책의 성능 측정 및 분석 연구
이현섭 한국사물인터넷학회 2023 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.9 No.1
Recently, in order to store and manage big data, research and d evelopment of a high-performance storage system capable of stably accessing lar ge data have been actively conducted. In particular, storage systems in data centers and enterprise environments use large amounts of SSD (solid state disk) to manage large amounts of data. In general, SSD uses FTL(flash transfer layer) to hid e the characteristics of NAND flash memory, which is a medium, an d to efficiently manage data. However, FTL's algorithm has a limitation in using DRAM more to manage the location information of NAND where data is stored as the capacity of SSD increases. The refore, this paper introduces FTL policies that apply virtual memory to reduce DRAM resources use d in FTL. The virtual memory-based FTL policy proposed in this paper manages the map data by using LRU (least recently used) policy to load the mapping information of the recently used data into the DRAM space and store the previously used information in NAND. Finally, through experiments, perform ance and resource usage consumed during data write processing of virtual memory-based FTL and ge neral FTL are measured and analyzed. 최근 빅데이터를 저장 및 관리하기 위해 대용량 데이터를 안정적으로 접근할 수 있는 고성능의 저장시스템 개 발과 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 데이터센터 및 엔터프라이즈 환경의 저장시스템에서는 대용량의 데이터를 관리하기 위해 대용량의 SSD(solid state disk)가 대량으로 사용되고 있다. 일반적으로 SSD는 미디어인 NAND 플래시메모리의 특성을 감추고 데이터를 관리를 효율적으로 하기 위해 FTL(flash transfer layer)을 사용한다. 그러나 FTL의알고리즘은 SSD의 용량이 커질수록 데이터가 저장된 NAND의 위치 정보를 관리하기 위해 DRAM을 많이 사용하 는한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 FTL에서 사용하는 DRAM 자원을 줄이기 위한 가상 메모리 (virtual memory) 를적용한 FTL 정책을 소개한다. 본 논문에서 제안하는 가상 메모리 기반 FTL 정책은 LRU(least recen tly used) 정책 을사용하여 최근 사용된 데이터의 멥핑 정보를 DRAM 공간에 적재하고 이전에 사용된 정보는 NAND에 저장하는 방식 으로 멥 데이터를 관리한다. 마지막으로 실험을 통해 가상 메모리 기반의 FTL과 일반 FTL의 데이터 쓰기 처리를 하는동안 소모되는 성능과 자원의 사용량을 측정하고 분석한다.
이현섭,박범영,정해도,김형재,Lee, Hyun-Seop,Park, Boum-Young,Jeong, Hae-Do,Kim, Hyoung-Jae 한국전기전자재료학회 2007 전기전자재료학회논문지 Vol.20 No.1
Most studies on copper Chemical Mechanical Planarization (CMP) have focused on material removal and its mechanisms. Although many studies have been conducted on the mechanism of Cu CMP, a study on uniformity in Cu CMP is still unknown. Since the aim of CMP is global and local planarization, the approach to various factors related to uniformity in Cu CMP is essential to elucidate the Cu CMP mechanism as well. The main purpose of the experiment reported here was to investigate and mechanically analyze the roles of slurry components in the formation of the uniformity in Cu CMP. In this paper, Cu CMP was performed using citric acid($C_{6}H_{8}O_{7}$), hydrogen peroxide($H_{2}O_{2}$), colloidal silica, and benzotriazole($BTA,\;C_{6}H_{4}N_{3}H$) as a complexing agent, an oxidizer, an abrasive, and a corrosion inhibitor, respectively. All the results of this study showed that within-wafer non-uniformity(WIWNU) of Cu CMP could be controlled by the contents of slurry components.