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SSD를 위한 SMART 기반 신뢰성 분석 방법론 및 도구
김세욱(Sewoog Kim),이상엽(Sangyup Lee),전정호(Jeongho Jeon),최종무(Jongmoo Choi),양중섭(Joongseob Yang),모연진(Yeonjin Mo),신영균(Youngkyun Shin) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1B
본 논문에서는 SMART(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)를 기반으로 SSD(Solid State Drives) 저장 장치의 신뢰성을 분석할 수 있는 방법론과 도구를 제안한다. 방법론은 SSD를 구성하는 플래시 메모리의 결함 종류, 결함들을 효과적으로 모니터링 할 수 있는 SMART 속성과 임계값, 그리고 이를 기반으로 SSD의 신뢰성을 예측할 수 있는 모델로 구성된다. 이 방법론은 신뢰성 분석 도구로 구현되었으며, 이 도구는 Workload generator, SMART monitor, Dependability analyzer, 그리고 GUI viewer로 구성된다. 실제 두 회사에서 생산한 6개의 SSD를 이용하여 실험한 결과, SMART를 기반으로 SSD의 고장 예측이 가능하며, 여러 속성들을 동시에 고려하였을 때 예측의 정확도가 높아짐을 발견하였다.
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이상엽(Sangyup Lee),김세욱(Sewoog Kim),전정호(Jeongho Jeon),최종무(Jongmoo Choi),양중섭(Joongseob Yang),모연진(Yeonjin Mo),신영균(Youngkyun Shin) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1A
덮어쓰기 제약(overwirte limitation)과 삭제 횟수 제한(limitted erase cycle)이 있는 플래시 메모리의 특징이 의하여, 플래시 메모시는 시스템에서 요청한 쓰기 요청보다 많은 수의 쓰기 연산을 수행하게 되는데, 시스템에서 요청한 쓰기요청과 실제 쓰기 연산 간의 비율을 쓰기 증폭 인자(Write Amplification Factor, 이후 WAF)라 한다. WAF는 성능과 신뢰성에 중요한 요소로 본 논문에서는 WAF를 예측 할 수 있는 분석모델을 제안한다. 제안된 모델은 페이지 사상 FTL, 블록 사상 FTL, 혼합 사상 FTL 등 다양한 FTL에서 WAF를 예측 할 수 있으며, 예측에 사용되는 매개 변수로 이용율(utilization), 무작위율(randomness), 연관도(Associativity)만을 사용하여 단순하다는 특성이 있다. 본 논문은 실제 Linux 환경에서 측정한 WAF와 비교 분석 결과 제안된 모델이 WAF를 정확히 예측 할 수 있음을 발견하였다.
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SSD를 위한 SMART 기반 신뢰성 분석 방법론 : 측정과 의미
김세욱(Sewoog Kim),이상엽(Sangyup Lee),전정호(Jeongho Jeon),최종무(Jongmoo Choi),양중섭(Joongseob Yang),모연진(Yeonjin Mo),신영균(Youngkyun Shin) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.38 No.5
최근, 셀당 여러 비트를 저장하는 MLC 기술과 단위 면적당 저장 밀도를 향상시키는 기술의 적용으로 플래시 메모리의 용량은 크게 증가하고 있다. 하지만 이러한 기술들은 셀간 간섭을 증가시켜 읽기/쓰기 교란을 야기하며 프로그램/삭제 연산 횟수 제한과 데이터 유지 문제를 악화시켜, 플래시 메모리 기반 저장 장치의 신뢰성에 대한 걱정을 증가시키고 있다. 이러한 걱정을 완화할 수 있는 출발점으로 본 논문에서는 SSD의 신뢰성 이슈를 체계적이고 정량적으로 조사할 수 있는 방법론과 도구를 제안한다.. 이것은 SMART(Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) 기술을 이용하여 SSD에서 블록들의 평균 삭제 횟수, I/O 응답 시간, 배드 블록 개수 등의 다양한 속성 정보를 여러 워크로드 상황에서 측정할 수 있다. 또한 측정된 결과를 분석하여 SSD의 평균 수명, 순차/임의 워크로드가 내구성에 끼치는 영향, 배드 블록의 발생이 성능에 끼치는 영향 등의 정보를 제공할 수 있다. 실제 6개의 SSD를 이용한 실험을 통해, 제안된 방법론 및 도구가 SSD의 내부 구조를 적절하게 분석하고 있으며, SSD의 신뢰성을 평가, 향상 시킬 수 있는 유용한 정보를 제공할 수 있음을 보였다. These days, the capacity of flash memory is increasing rapidly by applying MLC (Multi Level Cells) techniques and raising the storage density per unit area. However, such technologies cause the interference among cells such as read and write disturbances and deteriorate the program/erase cycles and data retention problems, leading to the dependability as the primary concern of flash memory based storage devices. As a starting point to mitigate the concern, in this paper, we propose a new methodology and tool that can explore the dependability issues of SSD (Solid State Drives) systematically and quantitatively. Using the SMART (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology), it can measure diverse attributes such as the average erase count of blocks, I/O response time, and the number of bad blocks under the various workloads. Also, it analyzes the measurements and provides their implications including the expected lifetime of SSD, the effects of sequential/random workloads on endurance, and the effects of bad blocks on performance. Real experiments with six commercial SSDs have shown that the proposed methodology can interpret the internal behaviors appropriately and suggest useful information to evaluate and enhance the dependability of SSDs.
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