KR100923990B1 - 플래시 저장 장치의 특성을 기반으로 한 컴퓨팅 시스템 - Google Patents

플래시 저장 장치의 특성을 기반으로 한 컴퓨팅 시스템 Download PDF

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Abstract

여기에 제공되는 컴퓨팅 시스템은 질의 명령을 발생하도록 구성된 호스트와; 그리고 플래시 메모리들을 포함하며, 상기 질의 명령에 응답하여 상기 플래시 메모리들의 특성 정보를 상기 호스트로 전송하는 저장 장치를 포함할 것이다.

Description

플래시 저장 장치의 특성을 기반으로 한 컴퓨팅 시스템{COMPUTING SYSTEM BASED ON CHARACTERISTCS OF FLASH STORAGE}
도 1은 일반적인 컴퓨팅 시스템에서 클러스터 크기와 페이지 크기에 따른 에스에스디의 저장 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 컴퓨팅 시스템에서 클러스터 크기와 페이지 크기에 따른 에스에스디의 저장 공간을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100: 호스트 110: CPU
120: 메모리 200: 저장 장치
210: 저장 매체 220: 컨트롤러
본 발명은 컴퓨팅 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 에스에스디를 포함하는 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다.
이 분야에 잘 알려진 바와 같이, 컴퓨팅 시스템은 일반적으로 다양한 형태의 메모리 시스템들을 사용한다. 예를 들면, 컴퓨팅 시스템은 반도체 장치들로 구성된 소위 메인 메모리를 사용한다. 이 반도체 장치들은 일반적으로 다음과 같은 속성을 갖는다. 반도체 장치들은 상당히 빠른 액세스 속도로 랜덤하게 쓰여지거나 읽혀지며, 일반적으로 랜덤 액세스 메모리라 불린다. 하지만, 반도체 메모리가 비교적 고가이기 때문에, 다른 고밀도 및 저가 메모리가 종종 사용된다. 예를 들면, 다른 메모리 시스템은 마그네틱 디스크 저장 시스템을 포함한다. 마그네틱 디스크 저장 시스템의 경우 액세스 속도가 수십㎳인 반면에 메인 메모리의 경우 액세스 속도는 수백㎱이다. 디스크 저장 장치는 필요시 메인 메모리로 순차적으로 읽혀지는 대용량 데이터를 저장하는 데 사용된다. 다른 형태의 디스크와 같은 저장 장치는 반도체 디스크 (solid state disk: 이하, SSD라 칭함) (또는 반도체 드라이브라 불림)이다. SSD는 일반적인 하드 디스크 드라이브에서 사용되는 회전 접시 대신에 데이터를 저장하는 데 플래시 메모리를 사용한다. 이러한 SSD는 하드 드라이브의 대체를 위해서 일반적으로 사용된다.
저장 장치로서 SSD를 포함하는 컴퓨팅 시스템에 있어서, 호스트는 디폴트값으로 설정된 파라미터들(예를 들면, 블록/섹터 사이즈, 클러스터 사이즈, 등)을 이용하여 SSD를 액세스할 것이다. 이러한 경우, 호스트는 SSD에 포함된 플래시 메모리들의 특성들(예를 들면, 페이지 사이즈, 블록 사이즈 등)이 고려되지 않은 상태에서 디폴트값으로 설정된 파라미터들에 의거하여 SSD를 액세스할 것이다.
예를 들면, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하지 않는 경우, 시스템 성능의 저하 뿐만 아니라 공간 낭비를 초래할 수 있다. 좀 더 구체적으로 는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 클러스터 크기가 페이지 크기보다 작다고 가정하자. 이러한 가정에 따르면, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하지 않는 경우, 하나의 페이지에 2개의 클러스터들이 할당될 수 있음에도 불구하고 하나의 페이지에 하나의 클러스터만이 할당되기 때문에, 저장 공간의 낭비를 초래할 수 있다. 또한, 하나의 페이지에 2개의 클러스터들이 할당되는 경우, 2개의 클러스터들에 대응하는 데이터가 하나의 페이지에 동시에 저장될 수 있다. 이에 반해서, 하나의 페이지에 하나의 클러스터가 할당되는 경우, 2개의 클러스터들에 대응하는 데이터가 2개의 페이지에 각각 개별적으로 저장되어야 한다. 이는 불필요한 쓰기 동작을 필요로 하며, 그 결과 성능 저하를 초래할 것이다. 다른 예로서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 클러스터 크기가 페이지 크기와 일치한다고 가정하자. 이러한 가정에 따르면, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하지 않는 경우, 하나의 클러스터가 하나의 페이지에 할당될 수 있음에 불고하고 2개의 페이지들에 걸쳐 할당될 것이다. 이는 저장 공간의 낭비 및 불필요한 쓰기 동작을 초래할 수 있다.
결론적으로, SSD에 포함된 플래시 메모리들의 특성들(예를 들면, 페이지 사이즈, 블록 사이즈, 등)에 무관없이 데이터 전송에 관련된 파라미터들을 디폴트값으로 설정하기 때문에 데이터 전송 성능, 시스템 성능, 등이 저하될 것이다.
본 발명의 목적은 데이터 전송 성능을 최적화할 수 있는 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플래시 저장 장치의 저장 효율을 향상시킬 수 있는 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 질의 명령을 발생하도록 구성된 호스트와; 그리고 플래시 메모리들을 포함하며, 상기 질의 명령에 응답하여 상기 플래시 메모리들의 특성 정보를 상기 호스트로 전송하는 저장 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 제공할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 호스트는 상기 저장 장치로부터 제공되는 상기 특성 정보에 따라 데이터 전송 단위와 클러스터 크기를 설정하도록 구성될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들의 페이지 크기 및 블록 크기를 포함할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 호스트는 상기 특성 정보에 따라 클러스터 크기를 설정하는 파일 시스템과; 그리고 상기 특성 정보에 따라 데이터 전송 단위를 설정하는 장치 드라이버를 포함할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 파일 시스템은 데이터 전송 시작이 페이지 시작 주소와 일치하도록 클러스터 크기를 설정할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 저장 장치는 에스에스디를 포함할 것이다.
본 발명의 다른 실시예들은 호스트와; 그리고 플래시 메모리들을 포함하며, 상기 호스트와 통신하는 저장 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 전송되는 데이터의 단위를 설정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 상기 저장 장치로 질의 명령을 제 공하는 단계와; 그리고 상기 저장 장치로부터 제공되는 상기 플래시 메모리들의 특성 정보에 따라 클러스터 크기 및 데이터 전송 단위를 설정하는 단계를 포함할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들의 페이지 크기 및 블록 크기를 포함할 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 클러스터 크기는 데이터 전송 시작이 페이지 시작 주소와 일치하도록 설정될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 저장 장치는 에스에스디를 포함할 것이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다.
참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.
아래에서, 에스에스디 및 컴퓨팅 시스템이 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용된다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 응용에 따라 수정되거나 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 컴퓨팅 시스템을 개략적으로 보 여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템은 호스트(100)와 저장 장치(200)를 포함할 것이다. 호스트(100)는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 등으로 구성될 수 있다. 호스트(100)와 저장 장치(200)는 ATA, SATA, PATA, USB, SCSI, ESDI, 또는 IDE 인터페이스와 같은 표준 인터페이스(standardized interface)에 의해서 연결될 수 있다. 하지만, 호스트(100)와 저장 장치(200)를 연결하기 위한 인터페이스 방식이 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다. 호스트(100)는 중앙처리장치(도면에는 "CPU"로 표기됨)(110)와 메모리(120)를 포함하며, 메모리(120)의 적어도 일부분은 호스트(100)의 메인 메모리를 포함할 것이다. 또는, 메모리(120)는 호스트(100)의 메인 메모리를 구성할 것이다. 응용 프로그램(121), 파일 시스템(122), 그리고 장치 드라이버(123)가 메모리(120) 내에 각각 제공될 것이다. 파일 시스템(122)은 파일 할당 테이블(file allocation table: FAT) 파일 시스템을 포함하는 모든 파일 시스템들을 포함한다. 하지만, 파일 시스템이 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.
계속해서 도 2를 참조하면, 저장 장치(200)는 저장 매체(210)와 컨트롤러(220)를 포함할 것이다. 본 발명에 따른 저장 장치(200)는 낸드 플래시 메모리를 기반으로 한 에스에스디(NAND Flash-based Solid State Disk: NSSD)를 포함할 것이다. 저장 매체(210)는 복수의 플래시 메모리들(예를 들면, 낸드 플래시 메모리)로 구성될 것이다. 컨트롤러(220)는 호스트 요청에 따라 저장 매체(210)의 읽기, 프로그램, 그리고 소거 동작들을 제어할 것이다. 또한, 컨트롤러(220)는 펌웨어(예를 들면, Flash Translation Layer: FTL)를 이용하여 플래시 메모리들의 맵핑 정보(mapping information)를 관리할 것이다. 맵핑 정보는 테이블 형태로 관리될 것이다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 컨트롤러(220)에는 쓰기 버퍼, ECC, 등이 제공됨은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.
본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템에 있어서, 호스트(100)는 저장 장치(200)로 질의 명령을 전송하도록 구성될 것이다. 예를 들면, 파일 시스템(122)은 질의 정보(또는 파라미터)를 장치 드라이버(123)에 제공하고, 장치 드라이버(123)는 입력된 질의 정보/파라미터에 따라 질의 명령을 생성할 것이다. 저장 장치(200)는 호스트(100)로부터 전송되는 질의 명령에 응답하여 저장 매체(210) 즉, 플래시 메모리들의 페이지 크기, 블록 크기, 등과 같은 아키텍쳐 파라미터 정보를 호스트(100)로 전송할 것이다. 그러한 아키텍쳐 파라미터 정보는 저장 매체(210)로서 플래시 메모리에 저장될 것이다. 호스트(100)의 장치 드라이버(123)는 아키텍쳐 파라미터 정보에 따라 디폴트값 대신 호스트와 저장 장치 사이의 데이터 전송 단위를 설정하고, 호스트(100)의 파일 시스템(122)은 클러스터 크기를 설정할 것이다.
또한, 파일 시스템은 데이터 전송 시작(또는 클러스터 시작 주소)이 페이지 시작 주소와 일치하도록 클러스터 크기를 결정할 것이다. 예를 들면, 클러스터 크기는 페이지 크기의 배가 되도록 결정될 것이다. 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하고 클러스터 크기가 페이지 크기보다 작다고 가정하자. 이러한 가정에 따르면, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하는 경우, 하나의 페이지에 2개의 클러스터들이 할당될 수 있다. 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하기 때문에, 저장 공간의 낭비 및 불필요한 쓰기 동작의 초래없이 하나의 페이지에 2개의 클러스터들이 할당될 수 있다. 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하고 클러스터 크기가 페이지 크기와 일치한다고 가정하자. 이러한 가정에 따르면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 클러스터 시작 주소가 페이지 시작 주소와 일치하는 경우, 저장 공간의 낭비 및 불필요한 쓰기 동작의 초래없이 하나의 클러스터가 하나의 페이지에 할당될 것이다.
이상에서, 본 발명에 따른 회로의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 저장 장치에서 제공되는 플래시 메모리의 특성 정보에 따라 호스트 측의 클러스터 크기, 데이터 전송 단위, 등을 재설정함으로써 데이터 전송 성능을 향상시키는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 질의 명령을 발생하도록 구성된 호스트와; 그리고
    플래시 메모리들을 포함하며, 상기 질의 명령에 응답하여 상기 플래시 메모리들의 특성 정보를 상기 호스트로 전송하는 저장 장치를 포함하되,
    상기 호스트는 상기 저장 장치로부터 제공되는 상기 특성 정보에 따라 데이터 전송 단위와 클러스터 크기를 설정하도록 구성되고,
    상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들 각각에 저장되는 컴퓨팅 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들의 페이지 크기 및 블록 크기를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트는
    상기 특성 정보에 따라 클러스터 크기를 설정하는 파일 시스템과; 그리고
    상기 특성 정보에 따라 데이터 전송 단위를 설정하는 장치 드라이버를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일 시스템은 데이터 전송 시작이 페이지 시작 주소와 일치하도록 클러스터 크기를 설정하는 컴퓨팅 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 장치는 에스에스디를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
  7. 호스트와; 그리고 플래시 메모리들을 포함하며, 상기 호스트와 통신하는 저장 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 전송되는 데이터의 단위를 설정하는 방법에 있어서:
    상기 저장 장치로 질의 명령을 제공하는 단계와; 그리고
    상기 저장 장치로부터 제공되는 상기 플래시 메모리들의 특성 정보에 따라 클러스터 크기 및 데이터 전송 단위를 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들 각각에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 특성 정보는 상기 플래시 메모리들의 페이지 크기 및 블록 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 클러스터 크기는 데이터 전송 시작이 페이지 시작 주소와 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장 장치는 에스에스디를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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