YAFFS2 플래시 파일시스템의 효율적인 마운트를 위한 메타데이터 관리기법

서형운(Hyoung Woon Seo),신명섭(Myung Sub Shin),박동주(Dong-Joo Park) 한국정보과학회 2014 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.41 No.2

최근 임베디드 시스템은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory)를 사용하고, 특히 스마트폰에서 많이 이용된다. 따라서, 임베디드 시스템에서 이용하는 플래시 메모리 기반의 파일 시스템은 고성능, 고신뢰성을 필요로 하고 있다. 예를 들면, 플래시 메모리 파일 시스템인 YAFFS2(Yet Another Flash File System 2)는 기존의 YAFFS가 높은 초기화 비용이 필요한 단점을 보완하기 위해서 체크포인트라는 기능을 이용한다. 그러나 갑작스러운 전원 결함(power failure)나 언마운트 절차에 체크포인트가 완벽히 저장되지 않으면, YAFF2는 전체 영역을 스캔해야 하는 문제점을 지닌다. 본 논문에서는 YAFFS2의 성능과 신뢰성을 향상시키는 메타데이터 관리 기법을 제안한다. 이 기법은 메인메모리의 메타데이터를 콜드(cold), 웜(warm), 핫(hot) 메터테이터로 나눠서 관리한다. 이러한 메타데이터 관리방안으로 본 기법은 전원 결함이 발생하거나 체크포인트가 존재하지 않아도 전 영역을 스캔하지 않는다. 또한 언마운트(unmount) 처리비용에 관해서 이전의 기법보다 제안한 기법이 더 효율적이다. Recently, embedded systems equipped with flash memory storage, especially smartphones are very popular. Of course, flash based file systems adopted by these embedded systems have to provide high performance and high reliability. For example, YAFFS2(Yet Another Flash File System 2), a flash file system, utilizes the checkpoint mechanism in order to overcome the weak point of high initialization cost which the previous YAFFS suffers. However, if a sudden power failure happens or metadata generated by checkpoints during the unmount process is not completely written to flash memory, the YAFFS2 file system has a drawback of scanning the whole flash memory storage. In this paper, we propose a new metadata management scheme that improves the performance and the reliability of YAFFS2. Our scheme manages the metadata in main memory efficiently by dividing it into three types: cold, warm and hot metadata. Due to this metadata management, our scheme need not scan the whole flash memory although a power failure occurs or metadata generated by checkpoints does not exist in flash memory. Also, with regard to the unmount I/O cost, our scheme is more efficient than the previous scheme.

NAND 플래시 파일 시스템을 위한 내용기반 블록관리기법을 이용한 마운트 시간 감소와 지움 정책

조원희(Won-Hee Cho),이동환(Dong-Hwan Lee),김덕환(Deok-Hwan Kim) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.3

플래시 메모리는 비휘발성, 저전력, 빠른 입출력, 충격에 강함 등과 같은 많은 장점을 가지고 있으며, 모바일 기기에서의 저장 매체로 자주 사용이 증가 되고 있다. 이에 따라 임베디드 디바이스에 널리 사용되는 NAND 플래시 전용 파일시스템인 YAFFS에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만 기존의 YAFFS는 마운트 시 모든 페이지의 스페어 영역을 스캔함으로써 마운트 속도가 상당히 오래 걸리며, 기존의 지움 정책에서 플래시메모리의 특성인 마모도 제한을 고려하지 않은 지움 정책(Garbage-Collection)을 사용하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 YAFFS의 마운트 과정에서의 문제점을 해결하기 위해 블록을 내용기반 리스트로 관리하고 마운트 할 때 일부 스페어 영역만을 읽어 기존의 마운트 시간을 감소시키는 기법을 제시한다. 또한 기존의 마모도 기법의 문제점을 해결하기 위해 내용기반 지움 정책을 사용하는 블록 스왑기법을 제안 한다. 실험에서는 파일의 크기를 다양하게 분류하여 기존의 파일시스템들과 비교하였다. 내용기반 YAFFS가 JFFS2보다는 82.2% 기존의 YAFFS보다는 42.9%의 마운트 평균시간이 감소하였으며, 기존의 지움 정책과 비교하여 추가적인 삭제나 지움 횟수가 없으며 제안한 블록 스왑기법은 마모도를 균일화하여 약 35%의 수명 증가를 보여준다. The flash memory has many advantages such as low power consumption, strong shock resistance, fast I/O and non-volatility. And it is increasingly used in the mobile storage device. Many researchers are studying the YAFFS, NAND flash file system, which is widely used in the embedded device. However, the existing YAFFS has two problems. First, it takes long time to mount the YAFFS file system because it scans whole spare areas in all pages. Second, the cleaning policy of the YAFFS does not consider the wear-leveling so that it cannot guarantee the duration of data completely. In order to solve these problems, this paper proposes a new content-based YAFFS that consists of a mounting time reduction technique and a content-cleaning policy by using content-based block management. The proposed method only scans partial spare areas of some special pages and provides the block swapping which enables the wear-leveling of data blocks. We performed experiments to compare the performance of the proposed method with those of the JFFS2 system and YAFFS system. Experimental results show that the proposed method reduces the average mounting time by 82.2% comparing with JFFS2 and 42.9% comparing with YAFFS. Besides, it increases the life time of the flash memory by 35% comparing with the existing YAFFS whereas no overhead is added.

복구 성능 향상을 위한 플래시 메모리 관리 기법

박송화,이정훈,조성우,김상현,Park, Song-Hwa,Lee, Jung-Hoon,Cho, Sung-Woo,Kim, Sang-Hyun 대한임베디드공학회 2018 대한임베디드공학회논문지 Vol.13 No.5

NAND flash memory has been widely used for embedded systems as storage device and the flash memory file systems such as JFFS2, YAFFS/YAFFS2 have been adopted by these embedded systems. The flash memory file systems provide the high performance and overcome the limitations of flash memory. However, these file systems don't solve the slow mount time problem when a sudden power failure happens. In this paper, we proposed a flash memory management method for enhancing the recovery performance. The proposed method manages the flash memory block type and stores the block type information at recovery image block. When file operations are occurred, our method stores the file information at the metadata block before and after the file operation. When mounting the flash memory, our method only scans the recovery image blocks and metadata blocks. The proposed method reduces the mount time by seeking the metadata block locations fast by using the recovery image blocks. We implemented the proposed method and evaluation results show that our method reduces the mount time 13 ~ 46 % compared with YAFFS2.

플래시 파일 시스템의 가용성 향상을 위한 빠른 마운트 기법

정진만(Jinman Jung),김봉재(Bongjae Kim),장준혁(Joonhyouk Jang),민홍(Hong Min),조유근(Yookun Cho),전광일(Gwangil Jeon),홍지만(Jiman Hong) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.3

임베디드 시스템에 저장매체로 사용되는 NAND 플래시 메모리의 용량이 급격하게 증가하여 부팅 과정에서 파일 시스템을 마운트 하는데 필요한 시간이 점점 길어지고 있다. 특히 갑작스럽게 전원공급이 중단되거나 오류로 인해 비정상적인 종료가 발생하면 복구시간은 더 길어질 수 있으며, 이러한 문제는 실시간 저장 매체로서 활용될 수 있는 플래시 파일 시스템의 가용성을 낮게 하여 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 본 논문에서는 플래시 파일 시스템의 가용성을 높이기 위한 빠른 마운트 기법을 제안한다. 제안 기법은 체크포인트의 가용성을 높이기 위해 쓰기 연산의 발생 빈도에 따라 조절 가능한 동적 체크포인팅기법을 사용한다. 또한, 유효한 체크포인트가 없는 경우에도 스캔 시간을 줄이기 위한 블록 요약 기법을 사용한다. 제안된 기법을 YAFFS2에 구현하였고, 성능 분석 결과 기존의 기법에 비해 쓰기 빈도가 동적인 환경에서 마운트 시간을 최대 30%정도 줄이는 효과가 있었다. Previous recovery schemes of the flash file system have limitation to reduce the mounting time in large flash memory and this resources constraint environment. In this paper, we propose the dynamic checkpointing scheme and the block summary information management scheme to reduce the mounting time. The proposed schemes are implemented in YAFFS(Yet Another Flash File System)2. Evaluation results show that our scheme reduces the mounting time up to 30% compared with previous schemes.

Firefox OS 포렌식 기법에 관한 연구

김도수(Do-Su Kim),최종현(Jong-hyun-Choi),이상진(Sang-jin Lee) 한국정보보호학회 2015 정보보호학회논문지 Vol.25 No.5

모바일 시장에서 스마트폰의 점유율이 기하급수적으로 높아짐에 따라 많은 제조사들은 자체적으로 모바일용 운영체제를 개발해왔다. Firefox OS는 Mozilla 재단이 개발한 스마트폰 및 태블릿용 오픈소스 운영체제이며 자바 스크립트를 사용하고 HTML5를 기반으로 동작한다. Firefox OS를 탑재한 스마트폰을 출시하는 제조사는 지속적으로 늘고 있는 추세이다. 하지만 기존의 Firefox OS 포렌식에 관한 연구는 단순히 추상적인 포렌식 프로세스 및 블록 크기에 따른 이미징 속도에 관한 연구만 진행되었기 때문에 조사관점에서 스마트폰에 존재하는 아티팩트들을 분석하기 힘들었다. 본 논문에서는 Firefox OS에서 사용자 데이터 훼손을 최소화하여 데이터를 수집하는 방법과 스마트폰에 남는 시스템 및 사용자 데이터를 분석한 결과를 바탕으로 포렌식 분석 프레임워크를 제안한다. As the market share of smartphone exponentially increases in mobile market, a number of manufacturers have developed their own operating system. Firefox OS is an open source operating system for the smartphone and tablet which is being developed by the Mozilla Foundation. This OS is designed using JavaScript and operated based on HTML5. Even though the number of manufacturers which release the Firefox OS smartphone is consistently increasing, However it is difficult to analyze artifacts in a smartphone in terms of investigation since existing researches on Firefox OS focused on imaging velocity according to abstract forensic process and block size. In this paper, we propose how to collect data in Firefox OS while minimizing data loss and forensic analysis framework based on analysis results on system and user data leaving in a smartphone.