KR101465816B1 - 플래시 드라이브 수명 연장 - Google Patents

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Abstract

플래시 드라이브의 입력/출력 동작을 필터링하기 위한 컴퓨터-구현 방법에서, 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청이 수신된다. 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련되어 있는지 판정된다. 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련되어 있다면, 수행할 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작이 선택된다. 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련되어 있지 않다면, 입력/출력 요청이 플래시 드라이브로 전송된다.
플래시 드라이브, 입력/출력 요청, 대량 기록 동작, 플래시 드라이브 필터

Description

플래시 드라이브 수명 연장{EXTENDING FLASH DRIVE LIFESPAN}
기계적인 하드디스크 드라이브 상의 다양한 위치로부터 판독하고 이에 기록할 때, 하드디스크 드라이브 헤드를 디스크 상의 위치 간에 이동시키기 위해 요구되는 탐색 시간(seek time)으로 인해 종종 수반되는 지연(latencies)이 있다. 그러나, 플래시 메모리는 이동이 없는 솔리드 스테이트 기록 메커니즘(solid state recording mechanism)이어서, 기계적인 하드드라이브보다 더 빠른 판독 액세스 시간을 가진다. 플래시 드라이브로부터의 판독은, 통상적으로 기계적인 하드드라이브에 발생하는 것과 같은 헤드-탐색 시간으로 인한 지연이 없기 때문이다. 때문에, 플래시 드라이브로부터의 판독은 기계적인 드라이브로부터의 판독보다 10배 이상 빠를 수 있다. 이와 같은 개선된 판독 속도는 많은 컴퓨터 사용에 있어서 플래시 드라이브가 기계적인 하드디스크 드라이브를 대체하는 하나의 이유이다.
통상적인 플래시 드라이브의 메모리 공간은 셀이라 불리우는 영역 또는 배열로 구성된다. 플래시 메모리의 한계는, 무작위적으로 판독하고 기록되지만 오직 블록 삭제 또는 제거만 할 수 있다는 것이다. 플래시 드라이브의 셀은 일부 유한한 횟수의 삭제 동작이 기록/재-기록 과정의 일부로서 셀 상에서 수행된 이후에 물리적으로 시간에 걸쳐 마모될 수 있다. 통상적으로 셀을 마모시키기 위해서 요구되는 삭제 동작 싸이클의 횟수는 약 100,000에서 1,000,000 삭제 동작의 범위에 있 다.
통상적으로, 셀의 데이터가 재-기록이 요구될 때, 오래된 데이터는 무효한 것으로서 표시되고 대체 데이터가 셀의 사용가능한 영역에 기록된다. 셀에 더 이상 사용가능한 공간이 없을 때, 셀은 블록 삭제되고 삭제되기 이전에 셀로부터 복사되는 유효한 데이터와 함께 새로운 데이터가 삭제된 셀에 기록된다. 이러한 삭제는 셀의 무효했던 부분을 다시 기록할 수 있도록 풀어준다. 이와 같은 플래시 드라이브에의 데이터 기록을 위한 과정은 셀에서 수행되는 삭제 동작의 횟수를 제한하기 위하여 플래시 드라이브에 채용되는 "웨어 레벨링(wear leveling)"이라는 단지 하나의 기술일 뿐이다.
플래시 드라이브가 더 커지고 더 일반적으로 됨에 따라 이는 점점 더 보조 저장소 및 기계적인 하드디스크 드라이브를 대체하는 주 저장소로서 사용되고 있다. 플래시 드라이브의 이러한 증가된 신뢰성으로 인해, 특정한 프로그램 및/또는 애플리케이션의 사용이 플래시 드라이브의 셀에 과부하를 일으킨다. 이는 현재 웨어-레벨링 기술의 채용에도 불구하고, 플래시 드라이브의 수명 감소를 야기한다. 수명 감소는 특히 플래시 메모리가 주 저장소로서 사용될 때 바람직하지 않다.
따라서, 플래시 드라이브의 상기의 단점 및 결점의 일부를 해결하는 기술이 필요하다.
본 설명은 아래의 실시예에서 더 자세히 개시되는 사상의 발췌를 단순화된 형식으로 소개하기 위하여 제공된다. 본 설명은 청구된 주요 발명의 주요한 태양 또는 핵심적인 태양을 식별하는 것으로 해석되지 않고, 청구되는 주요 발명의 범위를 결정하는 목적으로서 사용되지 않는다.
플래시 드라이브의 입력/출력 동작 필터링을 위한 컴퓨터-구현 방법에서, 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청이 수신된다. 대량 기록 동작(high volume write operations)과 관련된 입력/출력 요청이 있는지 판정된다. 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련된다면, 수행할 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작이 선택된다. 선택된 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작은 이에 한정되지는 않지만, 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 동작; 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 압축된 데이터의 압축해제를 관리하는 동작; 입력/출력 요청의 버퍼링을 관리하는 동작; 또는 주변 솔리드 스테이트 저장 드라이브로 입력/출력 요청을 전향하도록(redirecting) 관리하는 동작과 같은 관리 동작을 포함한다. 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련되지 않는다면, 입력/출력 요청은 플래시 드라이브로 전송된다.
플래시 드라이브 입력/출력 동작의 필터링과 플래시 드라이브로 향하는 대량 기록 동작의 관리는 함께 동작하여 이에 의하지 않으면 통상의 동작 과정에서 플래시 드라이브에 기록될 기록 동작을 감소시킨다. 플래시 드라이브에 대한 기록 동작의 감소는 플래시 드라이브의 셀 상에 수행되는 삭제 동작을 감소시키고, 이로 인해 플래시 드라이브의 수명을 연장시킨다.
본 명세서에 통합되어 이의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 아래에서 개시되 는 발명을 설명하기 위하여 실시예와 함께 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 기술의 실시예를 도시한다.
도 1은 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예와 관련되어 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 도면.
도 2는 본 기술의 일실시예에 따르는 예시적인 플래시 드라이브 필터를 도시하는 도면.
도 3은 본 기술의 플래시 드라이브 필터의 일실시예에 따라서 수행되는 동작의 흐름도.
도 4는 본 기술의 실시예에 따라서 수행되는 버퍼링 관리 동작의 일예시를 도시하는 도면.
도 5는 본 기술의 실시예에 따라서 수행되는 버퍼링 관리 동작의 다른 예시를 도시하는 도면.
도 6은 본 기술의 일예시를 따라서 수행되는 동작의 흐름도.
도 7은 본 기술의 일예시를 따라서 수행되는 동작의 흐름도.
본 설명에서 참조되는 도면은 구체적으로 명시되지 않는 한 축적에 맞게 도시되지 않은 것으로 이해해야 한다.
플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 발명의 실시예가 상세히 개시되며, 첨부된 도면에서 이의 예시가 도시된다. 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 기술은 다양한 실시예와 관련하여 개시되지만, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술 은 이와 같은 실시예에 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 이와 대조적으로, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예는, 첨부된 청구항에 의해 정의되는 다양한 실시예의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 변형, 수정 및 균등물을 커버하는 것으로 해석된다. 더 나아가, 다음의 실시예에서, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예의 풍부한 이해를 제공하기 위하여 여러가지 구체적인 세부사항이 개시된다. 그러나, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 다양한 실시예는 이와 같은 구체적인 세부사항이 없이도 실시될 수 있다. 다른 예시에서, 공지된 방법, 과정, 컴포넌트 및 회로는 불필요하게 본 실시예의 태양을 불명료하게 하지 않기 위해 자세히 개시되지 않는다.
다음의 설명으로부터 명백하지 않은 경우, 명시적으로 언급하지 않는 이상 본 실시예에 걸쳐 설명은, (도 1의 컴퓨터 시스템과 같은) 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자적 컴퓨팅 장치의 동작 및 과정을 지칭하는 "수신", "판정", "선택", "전송(forwarding)", "관리", "압축", "압축해제", "기록", "판독", "리졸빙(resolving)", "수행", "인터셉트(intercepting)" 또는 이와 유사한 것과 같은 단어를 활용한다. 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자적 컴퓨팅 장치는 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내의 물리적 (전자적) 용량으로서 표현되는 데이터를 조작하고 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 다른 정보 저장, 전달 또는 디스플레이 장치 내의 물리적 용량으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환한다. 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예는 또한, 예를 들어 광 및 가상 컴퓨터와 같은 다른 컴퓨터 시스템의 사용에 적합하다. 더 나아가, 플래시 드 라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예는 플래시 드라이브와 유사한 하드웨어 특성을 가지는 다른 솔리드 스테이트 저장 장치의 수명을 연장시키는데 또한 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 추가적으로, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 일부 실시예에서 하나 이상의 단계가 수동으로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
개관
설명은 본 기술의 실시예가 동작할 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템 환경의 개시로 시작한다. 설명은 플래시 드라이브의 수명을 연장하기 위하여 동작하는 플래시 드라이브 필터 형식의, 예시적인 모듈을 개시한다. 플래시 드라이브 필터의 컴포넌트가 간략히 개시된다. 플래시 드라이브 필터 및 이의 컴포넌트의 동작은 플래시 드라이브의 입력/출력 동작을 필터링하기 위한 예시적인 방법의 개시 및 운영 체제를 위하여 주 저장소로서 사용되는 플래시 드라이브의 수명을 연장하기 위한 예시적인 방법과 관련하여 더 자세히 개시된다.
예시적인 컴퓨터 시스템 환경
도 1을 참조하면, 플래시 드라이브 수명을 연장하기 위한 기술의 다양한 실시예의 전부 또는 부분은, 예를 들어 컴퓨터 시스템의 컴퓨터-사용가능 매체에 상주하는 컴퓨터-판독가능 및 컴퓨터-실행가능 명령어로 구성된다. 즉, 도 1은 아래에서 설명하는 플래시 드라이브 수명을 연장하기 위한 본 기술의 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있는 컴퓨터 유형의 일예시를 도시한다. 도 1은 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예에 따라 사용되는 예시적인 컴퓨터 시스 템(100)을 도시한다. 도 1의 시스템(100)은, 범용 네트워크 컴퓨터 시스템, 임베디드 컴퓨터 시스템, 라우터, 스위치, 서버 장치, 클라이언트 장치, 다양한 중간 장치/노드(intermediate devices/nodes), 스탠드 얼론 컴퓨터 시스템, 미디어 센터, 휴대용 컴퓨터 시스템, 핸드헬드 장치 등을 포함하는 많은 상이한 컴퓨터 시스템 상에 또는 내에 동작할 수 있는 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예인 예시일 뿐이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 도 1의 컴퓨터 시스템(100)은, 예를 들어 플로피 디스크, 컴팩트 디스크 및 이에 연결된 유사한 것들과 같은 주변 컴퓨터 판독가능 매체(102)를 가지도록 구성된다.
도 1의 시스템(100)은 정보 전달을 위한 주소/데이터 버스(104) 및 정보 및 명령어 처리를 위한 버스(104)와 연결된 프로세서(106A)를 포함한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 시스템(100)은 또한 복수의 프로세서(106A, 106B 및 106C)가 존재하는 멀티-프로세서 환경에 적합하다. 역으로, 시스템(100)은 또한, 예를 들어, 프로세서(106A)와 같은 단일 프로세서를 가지는데 적합하다. 프로세서(106A, 106B 및 106C)는 임의의 다양한 유형의 마이크로프로세서일 수 있다. 시스템(100)은 또한, 예를 들어 프로세서(106A, 106B 및 106C)에 대한 정보 및 명령어를 저장하기 위하여 버스(104)에 연결된, 예를 들어 RAM(random access memory)과 같은 컴퓨터 사용가능 휘발성 메모리(108)와 같은 데이터 저장 형상을 포함한다. 시스템(100)은 또한 프로세서(106A, 106B 및 106C)에 대하여 정적인 정보 및 명령어를 저장하기 위하여 버스(104)에 연결된, 예를 들어 ROM(read only memory)과 같은 컴퓨터 사용가능 비-휘발성 메모리를 포함한다. 또한 주 저장소로서 사용되는 솔리드 스 테이트 플래시 메모리 장치인 플래시 드라이브(112)가 시스템(100)에 존재한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 플래시 드라이브(112)는 플래시 드라이브 필터(210)를 통해 버스(104)에 연결된다. 플래시 드라이브(112)는 컴퓨터 시스템(100)에 대한 정보 및 명령어를 저장하기 위해 사용된다. 일부 실시예에서 시스템(100)은 추가적으로 또는 대안적으로 주 저장소로서 사용되는 플래시 드라이브(112)와 관련하여 사용될 수 있는 (마그네틱 또는 광 디스크 및 디스크 드라이브 같은) 추가적인 저장 장치로 구성될 수 있다.
시스템(100)은 또한 프로세서(106A) 또는 프로세서들(106A, 106B 및 106C)에 정보 및 명령어 선택을 전달하기 위해 알파벳 및 기능키를 포함하는 선택적인 알파벳 입력 장치(114)를 포함한다. 시스템(100)은 또한 사용자 입력 정보 및 명령어 선택을 프로세서(106A) 또는 프로세서들(106A, 106B 및 106C)에 전달하기 위하여 버스(104)에 연결된 선택적인 커서 제어 장치(116)를 포함한다. 본 실시예의 시스템(100)은 정보를 디스플레이하기 위하여 버스(104)에 연결된 선택적인 디스플레이 장치(118)를 포함한다.
도 1을 계속 참조하면, 도 1의 선택적인 디스플레이 장치(118)는 사용자가 인식가능한 그래픽 이미지 및 알파벳 문자를 생성하기에 적합한 액정 표시 장치(liquid crystal device), 음극선관(carthode ray tube), 플라즈마 디스플레이 장치 또는 다른 디스플레이 장치일 수 있다. 선택적인 커서 제어 장치(116)는 컴퓨터 사용자가 동적으로 디스플레이 장치(118)의 디스플레이 스크린 상의 시각적인 심볼(커서)의 이동을 시그널링하고 디스플레이 장치(118) 상에 표시되는 선택가능 한 아이템의 사용자 선택을 나타내도록 한다. 본 기술에 공지된 커서 제어 장치(116)의 많은 구현은 트랙볼, 마우스, 터치 패드, 조이스틱 또는 주어진 방향 또는 방식의 변위의 신호적인 이동이 가능한 알파벳-숫자 입력 장치(114) 상의 특별한 키를 포함한다. 대안적으로, 커서는 특별한 키 및 키 시퀀스 커맨드를 사용해서 알파벳-숫자 입력 장치(114)로부터의 입력을 통해 지시되거나 또는 활성화될 수 있다. 시스템(100)은, 예를 들어 음성 명령과 같은 다른 수단에 의해 지시되는 커서를 가지도록 구성된다. 시스템(100)은 또한 시스템(100)을 외부 개체와 연결시키기 위한 I/O 장치(120)를 가진다. 예를 들어, 일실시예에서, I/O 장치(120)는 시스템과 이에 한정되지는 않지만, 인터넷과 같은 외부 네트워크 사이의 유선 또는 무선 통신을 가능하게 하는 모뎀이다. 다른 실시예에서, 예를 들어 I/O 장치(120)는 USB(universal serial bus) 포트이다. 일실시예에서 I/O 장치(120)는 본 기술의 실시예로 사용하기 위하여 연결될 수 있는 USB 포트, 주변 저장소(예를 들어, 솔리드 스테이트 저장소 또는 기계적인 디스크 드라이브)이다. 솔리드 스테이트 저장소의 일부 예시는 메모리 카드 또는 휴대용 플래시 드라이브를 포함한다.
도 1을 계속 참조하면, 다양한 다른 컴포넌트가 시스템(100)에 대해 도시된다. 구체적으로, RAM(random access memory) 및 데이터 저장 유닛(112)과 같은 컴퓨터 사용가능 휘발성 메모리의 하나 또는 일부 조합에 통상적으로 상주하는 운영 체제(122), 애플리케이션(124), 모듈(126) 및 데이터(128)가 도시된다.
일부 실시예에서, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술은 RAM(108) 내의 메모리 장소에 위치, 주변 컴퓨터 판독가능 매체(102) 상에 저장 또는 플래시 드라이브(112)의 매체 상에 저장될 수 있는 장치 드라이버와 같은 애플리케이션(124) 또는 모듈(126)로 구현된다. 본 명세서에 개시되는 다양한 실시예에서, 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술은 플래시 드라이브(112)로 향하는 입력/출력 요청을 수신하고 필터링하는 모듈의 전체 또는 부분을 포함하는 플래시 드라이브 필터(210)로서 동작한다. 이와 같은 실시예에서, 도 1에 도시되는 바와 같이 컴퓨터 시스템(100)(및/또는 플래시 드라이브(112))는 플래시 드라이브 필터(210)를 가지거나 또는 이와 연결되도록 구성된다.
플래시 드라이브 필터
도 2를 다시 참조하면, 도 2는 본 기술의 일실시예를 따르는 예시적인 플래시 드라이브 필터(210)를 도시한다. 플래시 드라이브 필터(210)는, 플래시 드라이브(112)와 같은 플래시 드라이브에의 기록 동작을 감소시키기 위한 모듈이다. 예를 들어, 일실시예에서 플래시 드라이브 필터(210)는 운영 체제의 일부와 같은 소프트웨어 계층 또는 모듈로서 구현된다. 또 다른 실시예에서, 플래시 드라이브 필터(210)는 펌웨어 모듈의 전부 또는 일부로서 구현된다. 또 다른 실시예에서 플래시 드라이브 필터(210)는 하드웨어 모듈에 구현된다. 도 2의 예시적인 실시예에서 지시되는 바와 같이, 플래시 드라이브 필터(210)는 I/O(입력/출력) 특성 판정기(nature determiner; 220), 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230), 압축 관리기(241), 압축해제 관리기(242), 버퍼링 관리기(243) 및 전향 관리기(redirection manager; 244)로 구성된다. 플래시 드라이브 필터(210)는 플래시 드라이브에 대한 기록 및 삭제 동작을 감소시키기 위하여 플래시 드라이브와 결합되거나, 또는 결합 되도록 구성된다. 오직 제한된 횟수의 삭제 동작에서 유지될 수 있는 플래시 드라이브 매체의 수명은 플래시 드라이브 필터(210)에 의해 수행되는 필터링의 결과로서 증가된다.
한정이 아닌 예시로, 플래시 드라이브 필터(210)는 데이터 압축/압축해제 모듈(250), 버퍼(260) 및 주변 저장소(270)와 결합되어 도시된다. 그러나, 다양한 실시예에서, 데이터 압축/압축해제 모듈(250), 버퍼(260), 또는 주변 저장소(270)에 의해 제공되는 이러한 기능이 특정한 실시예에서 요구되지 않는다면, 이와 같은 결합의 하나 이상은 선택적일 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이와 유사하게 데이터 압축. 압축해제 모듈(250), 버퍼(260) 및 주변 저장소(270)의 하나 이상의 기능이 도시되는 바와 같이 외부 개체로의 연결을 통해 액세스되지 않고 플래시 드라이브 필터(210)로 통합될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
데이터 압축/압축해제 모듈(250)은 선택된 인터셉트된 I/O 요청과 관련하여 데이터 압축 또는 압축해제를 수행하기 위해 플래시 드라이브 필터(210)의 관리 하에 동작한다. 예를 들어, 일실시예에서 데이터 압축/압축해제 모듈(250)은 최초에 플래시 드라이브로 향했지만 플래시 드라이브 필터(210)에 의해 데이터 압축/압축해제 모듈(250)로 전향된(redirected) 선택된 기록 동작을 압축한다. 이와 유사하게, 플래시 드라이브 필터(210)로부터의 관리 하에 데이터 압축/압축해제 모듈(250)은 플래시 드라이브로부터 판독된 압축 데이터를 압축해제한다. 일부 실시예에서, 데이터 압축/압축해제 모듈(250)은 또한 데이터 압축 동안 데이터 암호화 및 데이터 압축해제 동안 데이터 복호화(data decryption)를 수행한다.
플래시 드라이브 필터(210)에 의해 I/O 요청이 버퍼될 때 선택된 인터셉트된 I/O 요청을 수신하기 위하여 플래시 드라이브 필터(210)의 관리 하에 버퍼(260)가 활용된다. 일실시예에서, RAM(108)(도 1)의 일부와 같은 랜덤 액세스 메모리가 버퍼(260)로서 활용된다.
주변 저장소(270)는 플래시 드라이브 필터(210)에 의해 입력/출력 요청이 플래시 드라이브로부터 전향될 때 선택된 입력/출력 동작을 수신하기 위하여 플래시 드라이브 필터(210)의 관리 하에 활용된다. 주변 저장소(270)는 기계적인 하드 디스크 또는 솔리드 스테이트 저장소가 될 수 있다. 솔리드 스테이트 저장소의 일부 예시는 메모리 카드 및 휴대용 플래시 드라이브와 같은 외장형 USB 플래시 드라이브이다.
플래시 드라이브 필터의 동작
도 2에 도시되는 바와 같이, 플래시 드라이브 필터(210)는 필터된 플래시 드라이브로 향하는 I/O 요청을 인터셉트하기 위하여 동작한다. 예를 들어, I/O 요청은 컴퓨터 시스템(100) 상에 실행되는 운영 체제 또는 애플리케이션으로부터 수신된다. 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 플래시 드라이브(112)는 플래시 드라이브 필터(210)가 연결될 수 있는 플래시 드라이브의 일예시이다. 한정이 아닌 예시적으로, 본 명세서의 다양한 예시는 컴퓨터 시스템(100)을 위한 주 저장소로서 동작하는 플래시 드라이브(112)로 향하는 I/O 요청을 필터링하기 위한 플래시 드라이브 필터(210)의 사용을 예시한다. 본 명세서에 개시된 본 기술의 실시예는, 예를 들어 컴퓨터 시스템(100)의 I/O 장치(120)와 탈착식으로 결합되는 휴대용 플래 시 드라이브와 같은 다른 플래시 드라이브의 수명을 연장시키기 위해 유사하게 사용될 수 있다.
입력/출력 특성 판정기(220)는 I/O 요청의 특성을 판정한다. 플래시 드라이브(112)로의 I/O 요청이 인터셉트된 이후에, 플래시 드라이브 필터(210)의 I/O 특성 판정기(220)는 이의 특성을 판정하기 위해 I/O 요청을 분석한다. 예를 들어, 일실시예에서 I/O 특성 판정기(220)는 I/O 요청이 대량 기록 요청인지 판정하도록 동작한다. 이와 유사하게, 일실시예에서 I/O 특성 판정기(220)는 인터셉트된 I/O 요청이 속하는 대량 요청의 구체적인 카테고리를 판정하기 위해 더 동작한다. 일실시예에서, I/O 특성 판정기(220)가 인터셉트된 I/O 요청이 대량 기록 요청과 관련이 없다고 판정하면, I/O 요청은 플래시 드라이브(112)로 전송된다.
플래시 드라이브 입력/출력 관리 선택기(230)는 입력/출력 요청의 특성에 기초하여 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택한다. 앞의 예시에 이어서, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 특성 판정기(220)로부터 인터셉트된 I/O 요청의 특성을 수신한다. 인터셉트된 I/O 요청의 특성에 기초하여, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 요청이 관리되는 방식을 선택한다. 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 관리기를 선택하여서, 플래시 드라이브 필터(210)를 구성하는 사용가능한 I/O 관리기(241, 242, 243 및 244)로부터 I/O 요청 시에 수행될 관리 동작을 선택하여 이를 행한다. 일부 실시예에서, 플래시 드라이브 필터(210)가 오직 하나의 I/O 관리기로 구성되면, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)가 필요하지 않을 수 있다.
플래시 드라이브 입력/출력 관리기(241, 242, 243, 244)는, 플래시 드라이브에의 기록 동작을 감소시키는데 기여하는 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작의 성능을 관리하기 위해 구성된다. 앞의 예시에 이어서, 선택된 이후에, 플래시 드라이브 입력/출력 관리기(241, 242, 243, 244)는 플래시 드라이브(112)에 수행되는 기록 동작의 총 횟수가 감소하는 것을 보증하기 위한 방식으로 인터셉트된 I/O 요청을 관리한다. 기록 동작의 감소는 플래시 드라이브(112)의 셀 상에 삭제 동작이 수행될 필요를 줄여, 플래시 드라이브(112)의 수명을 연장한다. 플래시 드라이브 필터(210)는 4개의 플래시 드라이브 I/O 관리기(241, 242, 243, 244)로 구성되는 것으로 도시된다. 다양한 실시예에서 도 2에 도시된 것보다 더 많거나 또는 더 적은 플래시 드라이브 I/O 관리기의 개수가 플래시 드라이브 필터(210)에 포함될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이와 유사하게, 일부 실시예에서 하나 이상의 플래시 드라이브 I/O 관리기의 기능은 다른 플래시 드라이브 I/O 관리기에 의해 액세스되거나 또는 다른 플래시 드라이브 I/O 관리기 내에 있을 수 있다.
압축 관리기(241)는 플래시 드라이브(112)로 향하는 선택된 인터셉트된 I/O 요청의 압축을 관리한다. 일실시예에서 압축 관리기(241)는 대량 기록 동작과 관련하여 판정되는 I/O 요청의 전부 또는 일부 서브세트를 선택적으로 압축하기 위해 사용된다. 예를 들어, 선택된 기록 동작에 대한 데이터는 이것이 압축 데이터로 압축되는 데이터 압축/압축해제 모듈(250)로 향한다. 일부 실시예에서, 압축 이후에 압축 관리기(241)는 압축 데이터가 플래시 드라이브(112)에 기록되도록 지시한다. 대안적으로, 일부 실시예에서 압축 후에 압축 관리기(241)는 압축 데이터가 버퍼(260) 또는 주변 저장소(270)에 기록되도록 지시한다. 일부 실시예에서, 버퍼된 압축 데이터는 버퍼 스레쉬홀드가 만료된 이후에 플래시 드라이브(112)에 기록될 수 있다. 데이터 압축에 의해, 플래시 드라이브(112)에의 기록 동작의 횟수는 감소되어, 플래시 드라이브(112)의 셀 상에 수행되는 삭제 동작의 횟수를 감소시킨다.
압축해제 관리기(242)는 인터셉트된 I/O 요청에 따라 플래시 드라이브(112), 버퍼(260) 또는 주변 저장소(270)로부터 판독하도록 요청되는 압축 데이터의 압축해제를 관리한다. 일실시예에서, 판독되는 압축 데이터는 대량 기록 동작과 관련된 I/O 요청의 인터셉트에 이어서 미리 압축되어 있다. 압축해제 관리기(242)는 압축 데이터가 저장된 위치로부터의 압축 데이터의 판독을 관리하고 압축 데이터를 압축 데이터가 압축해제되는 압축/압축해제 모듈(250)로 향하도록 지시한다. 압축해제 관리기(242)는 그 다음에 압축해제된 데이터를 인터셉트된 I/O 요청에 의해 특정되는 데이터의 최종 수신자로 향하게 한다.
버퍼 관리기(243)는 적어도 임시로 버퍼(260)에 저장되는 수신된 I/O 요청의 버퍼링을 관리한다. 버퍼 관리기(243)의 다른 기능은 일련의 I/O 요청의 결과로서 버퍼(260)에 기록되는 데이터의 반복적인, 중복되는 또는 겹치는 기록을 리졸빙(resolving)한다. 일실시예에서, 리졸빙은 데이터의 유닛의 제1 버전이 버퍼(260)로 기록되고 이어서 데이터의 제1 버전이 여전히 존재하는 동안 데이터의 동일한 유닛의 변형되거나 또는 동일한 버전이 버퍼(260)에 기록되는 상황에서 수행된다. 일실시예에서, 버퍼 관리기(243)는 이와 같은 상황에서 변형된 정보를 가 지는 제1 버전을 갱신하거나 또는 제1 버전을 버리고 오직 제2 버전을 보유하여 데이터의 동일한 유닛의 두 개의 버전을 리졸빙한다.
데이터 유닛의 리졸빙된 버전은 갱신된 데이터로 여겨진다. 리졸빙된 데이터의 유닛이 압축 데이터인 경우에, 이의 리졸빙된 버전은 갱신된 압축 데이터로 여겨진다. 버퍼 관리기(243)는 버퍼에 기록되는 데이터의 유닛의 복수의 버전을 리졸빙하여 플래시 디스크(112) 또는 주변 저장소(27)로의 버퍼된 데이터의 후속적인 기록을 감소시킨다. 이는 그렇지 않을 경우 필요한 데이터 유닛의 중복된 기록 및/또는 데이터 유닛의 재-기록을 제거한다. 레지스트리 파일(registry file)에 의 운영 체제의 기록은 플래시 드라이브(112)에의 기록을 감소시키기 위하여 버퍼(260)에 임시로 저장되거나 리졸빙될 수 있는 대용량 기록의 일예시이다.
전향 관리기(244)는 수신된 I/O 요청을 플래시 드라이브(112) 대신에 다른 위치에 기록하도록 전향한다. 예를 들어, 일실시예에서 전향 관리기(244)는 선택된 I/O 요청을 플래시 드라이브(112) 대신에 주변 저장소(270)에 저장하도록 전향한다. 이와 같은 실시예에서, 이는 I/O 요청의 기록을 버퍼(260)로 전향하고, 후속적으로 버퍼 스레쉬홀드가 초과된 이후에, 주변 저장소(270)로 전향하는 중간 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 전향은 그렇지 않으면 플래시 드라이브(112)에 기록되는 기록 동작의 횟수를 감소시킨다. 예를 들어, 일실시예에서 주변 저장소(270)는 플래시 드라이브(112)의 수명이 연장될 수 있도록 대량 기록 동작을 대신하여(sacrificially) 수신하기 위해 사용되는 저가의 휴대용 플래시 드라이브이다. 이와 같은 실시예에서, I/O 요청의 전향을 수행하라는 결정은 I/O 요청이 전 향될 수 있는 주변 저장소(270) 또는 버퍼(260)의 존재에 기초한다.
전향을 수행하라는 결정은 또한 I/O 요청의 특성에 기초한다. 많은 예시에서 주변 저장소(270)는 쉽게 (그리고 우발적으로) 제거될 수 있고 이 때문에, 일실시예에서는 오직 중요도가 낮은 대량 데이터 기록 동작만이 전향된다. 이는, 예를 들어 주변 저장소(270)가 제거되는 경우에 운영 체제 또는 애플리케이션이 불능이 될 수 있는 중요한 데이터의 손실을 방지한다.
대량 기록 동작의 일예시는 운영 체제의 페이지 파일로의 기록이다. 대량 기록 동작의 다른 예시는 컴퓨터 시스템 상에서 사용되는 프리페칭 애플리케이션(prefetching application) 또는 검색 인덱싱 애플리케이션에 의해 수행되는 기록 동작이다.
페이지 파일과 관련하여, 이는 일반적으로 컴퓨터 시스템 내에 존재하는 랜덤 액세스 메모리의 제한된 양을 초과하는 추가적인 사용가능한 메모리의 생성에 대하여 운영 체제에 도움을 주기 위해 사용된다. 추가적인 메모리가 가상 메모리의 기술을 통해 생성되고 사용될 수 있다. 이와 같은 기술을 활용하기 위해, 일부 운영 체제는 메모리를 페이지라 불리우는 청크로 분할한다. 페이지의 크기는 운영 체제에 따라 변화할 수 있지만, 페이지의 개념은 동일하다. 가상 메모리의 "페이지"는 메모리(예를 들어 RAM)에서 사용가능할 수 있지만, 또한 예를 들어 플래시 드라이브(112)와 같은 주 저장소에 저장되는 페이지 파일에 백업된다.
운영 체제의 통상의 동작에서 상이한 유형의 페이지가 존재한다. 메모리의 일부 페이지는 판독-전용이다. 실행 파일은 판독-전용 페이지의 예시이다. 메모리의 일부 페이지는 판독과 기록 모두 가능하다. 판독 및 기록 페이지의 예시는, 예를 들어 워드 프로세서에 할당된 사용자 데이터 메모리의 페이지와 같은 사용자 데이터이다. 이와 같은 사용자 데이터 메모리의 페이지는 워드 프로세서로 문서를 작성 또는 편집하는 동안 변화가 발생함에 따라 판독되고 기록될 수 있다. 다른 프로그램이 사용될 수 있도록 이와 같은 워드 프로세서 문서가 최소화되면, 이전에 메모리에 있던 페이지는 사용가능한 램의 액티브 사용 시에 다른 페이지가 이들을 대체하도록 모두 주 저장소에 기록된다.
도시되는 바와 같이, 컴퓨터 시스템(100)과 같은 컴퓨터의 통상의 동작 동안, 통상적으로 가상 메모리의 페이지 파일 내에 상당한 판독 및 기록이 발생한다. 메모리가 가상으로 참조되더라도, 상당한 판독 및 기록은 실제이고 플래시 드라이브(112) 내의 메모리 셀과 같은 실제 저장 위치에 수행된다.
도 3은 본 기술의 플래시 드라이브 필터(210)의 일실시예에 따라서 수행되는 동작의 흐름도(300)이다. 흐름도(300)는, 플래시(112)와 같은 플래시 드라이브로 향하는 주요 I/O 요청(subject I/O request) 시에 수행되는 동작을 보여준다. 주요 I/O 요청은 운영 체제의 페이징 요청과 관련된 기록을 감소시키기 위하여 데이터 압축 및 압축해제를 활용하도록 구성되는 플래시 드라이브 필터(210)의 실시예에 의해서 인터셉트된다.
310 단계에서, 일실시예에서 I/O 특성 판정기(220)는 플래시 드라이브(112)로 향하는 I/O 요청을 수신한다. I/O 특성 판정기(220)는 I/O 요청이 대량 기록 동작과 관련되어 있는지를 판정한다. 플래시 드라이브 필터(210)의 본 사례에서, 이는 I/O 요청이 페이징 I/O 요청인지 판정하는 단계를 포함한다. 그렇지 않다면, I/O 요청은, 320 단계에서 예를 들어 플래시 드라이브(112)로 전송된다. I/O 요청이 전송된 이후에, 흐름도(300)의 이러한 분기는 390 단계에서 종료한다.
330 단계에서 도시되는 바와 같이, 일실시예에서 I/O 요청이 페이징 요청과 관련되면 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 요청이 판독 동작인지 또는 기록 동작인지 판정하기 위해 사용된다. I/O 요청이 판독 동작이면, 흐름도는 340 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 흐름도는 370 단계로 진행한다.
340 단계에서, 일실시예에서 압축해제 관리기(242)는 I/O 요청에 대하여 데이터 판독시에 수행되는 압축해제 동작을 관리하기 위해 활용된다. 예를 들어, 압축해제 관리기(242)는 압축 데이터를 저장된 위치로부터 판독하도록 지시한다. 압축 데이터는, 예를 들어 플래시 드라이브(112), 버퍼(260)에 또는 주변 저장소(270)에 저장될 수 있다. 350 단계에서, 압축해제 관리기(242)는 압축 데이터를 압축 데이터가 압축해제된 데이터로 압축해제되는 데이터 압축/압축해제 모듈(250)로 전송한다. 360 단계에서 압축해제 관리기(242)는 인터셉트된 I/O 요청 시에 요청되는 곳으로 압축해제된 데이터를 전송하게 한다. 흐름도(300)의 이러한 분기는 390 단계에서 종료한다.
370 단계에서, 일실시예에서 압축 관리기(241)는 I/O 요청에 대하여 데이터가 기록될 시에 수행되는 압축 동작을 관리한다. I/O 요청에 대해 기록되는 데이터는 압축 관리기(241)에 의해 데이터가 압축 데이터로 압축되는 데이터 압축/압축해제 모듈(250)로 전송된다.
380 단계에서, 압축 관리기(241)는 압축 데이터가 기록되도록 지시한다. 이는 압축 데이터를 플래시 드라이브(112)에 직접 기록하는 것을 포함한다. 이는 또한 버퍼(260) 또는 주변 저장소(270)로의 I/O 요청과 관련된 압축 데이터의 기록을 포함할 수 있다. 이는 또한 버퍼(260)로의 I/O 요청과 관련된 압축 데이터의 기록 및 버퍼 스레쉬홀드가 초과된 이후에 압축 데이터를 플래시 드라이브(112) 또는 주변 저장소(270)로 기록하는 것을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 앞서 개시한 바와 같이, 이는 또한 버퍼(260)로 기록되는 압축 데이터의 중복되는, 반복되는 또는 겹치는 버전의 리졸빙을 포함할 수 있다. 흐름도(300)의 이와 같은 분기는 390 단계에서 종료한다.
(본 명세서에서 앞서 언급한) 프리페칭 및 검색 인덱싱과 같은 애플리케이션은 통상적으로 사용자를 위해 컴퓨터가 더 빨리 실행되도록 하기 위해 사용된다. 이러한 애플리케이션은 통상적으로 플래시 드라이브(112)로부터의 판독의 횟수를 증가시키지만, 또한 이들의 관련된 인덱스 또는 데이터베이스 파일에 기록되는 갱신으로 인한 플래시 드라이브(112)에의 기록 횟수도 증가시킨다. 이는 본 기술을 사용하지 않을 경우 플래시 드라이브(112)가 경험하는 통상적인 레벨을 통한 기록의 증가이다. 일실시예에서, 프리페칭 및/또는 검색 인덱싱 애플리케이션과 관련된 대량 기록 동작의 데이터는 도 3의 흐름도(300)에서 도시되는 페이징 I/O 요청의 압축 및 압축해제와 유사한 방식으로 관리된다.
도 4는 본 기술의 실시예에 따라 수행되는 버퍼링 관리 동작의 일예시를 도시한다. 도 4는 버퍼(260)를 FIFO(first in first out) 유형의 버퍼로서 관리하는 버퍼 관리기(243)를 도시한다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 버퍼(260)로의 일련의 기록은 좌측으로부터 우측으로 큐 업(queued up)된다. 버퍼(260)가 가득차거나 또는 지정된 버퍼가 초과할 때 버퍼(260)가 비워지고 플래시 드라이브(112)에 기록된다. 버퍼 스레쉬홀드의 일예시는 버퍼(260)와 관련된 타이머의 만료이다. 버퍼 스레쉬홀드의 다른 예시는 초과되는 버퍼(260)의 가득참에 대한 미리 지정된 레벨(pre-specified level of fullness)이다. 기록(410)의 큐 업은 플래시 드라이브(112)의 셀(421, 422, 423, 424, 425, 426, 427)에 수신된 순서대로 기록된다. 도시되는 바와 같이, 이는 제2 기록을 셀(421)로, 제1 기록을 셀(422)로, 제3 기록을 셀(424)로 그리고 제1 기록을 셀(426)로 야기한다. 일실시예에서, (앞서 개시한 바와 같이) 데이터의 중복되는, 반복되는 또는 겹치는 버전의 리졸빙에 의해, 플래시 드라이브(112)에의 기록의 총 횟수는 데이터 유닛을 복수의 기록 동작 대신에 단일 기록 동작에서 플래시 드라이브(112)로 전달될 수 있게 하여 감소된다. 이와 같은 실시예에서, FIFO 동작은 버퍼(260) 내의 데이터 리졸빙을 위해 약간 수정될 수 있다.
도 5는 실시예에 따라 수행되는 버퍼링 관리 동작의 다른 실시예를 도시한다. 도 5는 버킷 유형 버퍼(bucket type buffer)로서 버퍼(260)를 관리하는 버퍼 관리기(243)을 도시한다. 도 5에서 도시되는 바와 같이, 버퍼(260)는 플래시 드라이브(112) 내의 특정한 옵셋 사이에 (예를 들어, 특정한 셀로 또는 셀 내에 있을 수 있거나 또는 플래시 드라이브(112)의 복수의 셀에 걸쳐 확산될 수 있는 주소의 특정한 범위로) 기록을 저장하는 버킷(521, 522, 523, 524, 525, 526, 527)으로 분 할된다.
기록이 플래시 드라이브(112)에 대하여 수신될 때, 버퍼 관리기(243)는 할당된 메모리 옵셋 범위에 대한 적절한 버킷에 기록을 배치한다. 기록에 대한 버킷이 존재하지 않으면, 버킷 관리기(243)는 유사한 옵셋으로 기록을 위한 새로운 버킷을 시작하고, 기록 동작은 이와 같은 새로운 버킷에 버퍼링된다. 버킷의 범위 내의 다른 기록 동작을 특정하는 인터셉트된 I/O 요청은 동일한 버킷에서 무리지어 진다. 버퍼링이 수행되는 동안, 버퍼 관리기(243)는 또한, 앞서 개시된 방식으로 각 버킷 내의 반복되고 중복된 데이터를 분석한다.
버킷이 가득 차거나 또는 버퍼 스레쉬홀드 용량이 초과하면 버킷에 축적된 기록은 특정한 버킷에 할당된 옵셋을 포함하는 적절한 셀 또는 셀들(421-427)에 대한 배치(batch)에 기록된다. 버퍼 스레쉬홀드가 초과되는 일예시는 특정한 버킷 또는 버퍼(260) 전체에 의해 이르는 가득참에 대한 선정된 레벨이다. 초과되는 버퍼 스레쉬홀드의 다른 예시는 버퍼(260) 또는 버퍼(260)의 특정한 버킷 또는 버킷의 세트와 관련된 타이머의 만료이다. 도 5에서, 버퍼(260)를 비우는 것은 버킷(521)으로부터 셀(421)로의 3개의 기록, 버킷(522)으로부터 셀(422)로의 2개의 기록, 버킷(523)으로부터 셀(423)로의 1개의 기록을 야기한다. 도 4 및 도 5의 비교에 의해 증명되는 바와 같이, 버킷 버퍼링 방법은 특정한 셀 또는 셀의 부분에 더 많은 기록을 저장하고, 전달하기 이전에 FIFO 버퍼링 방법보다 기록의 더 확장된 해상도를 허용할 수 있음에 따라, 버킷 버퍼링 방법은 FIFO 버퍼링 방법보다 더 조밀하다.
동작의 예시적인 방법
다음의 설명은 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 실시예의 동작의 일부 예시적인 방법의 동작을 상세하게 개시한다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 흐름도(600, 700)는 각각 플래시 드라이브 수명을 연장하기 위한 본 기술의 다양한 실시예에 의해 사용되는 예시적인 단계를 도시한다. 흐름도(600, 700)는 다양한 실시예에서 컴퓨터-판독가능 및 컴퓨터-실행가능 명령의 제어 하에 프로세서에 의해 수행되는 과정들을 포함한다. 컴퓨터-판독가능 및 컴퓨터-실행가능 명령어는, 예를 들어 컴퓨터 사용가능 휘발성 메모리(108), 컴퓨터 사용가능 비-휘발성 메모리(110), 주변 컴퓨터-판독가능 매체(102), 및/또는 도 1의 플래시 드라이브(112)와 같은 데이터 저장 형상에 상주한다. 컴퓨터-판독가능 및 컴퓨터-실행가능 명령어는, 예를 들어 도 1의 프로세서(106) 및/또는 프로세서(106A, 106B, 106C)와 관련하여 제어하거나 또는 동작하기 위하여 사용된다. 구체적인 단계가 흐름도(600, 700)에 개시되었지만, 이러한 단계는 예시이다. 즉, 실시예는 흐름도(600, 700)에 개시된 다양한 다른 단계 또는 단계의 변형을 수행하기에 적합하다. 흐름도(600, 700)의 단계는 개시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있고, 흐름도(600, 700)의 모든 단계를 수행하지 않을 수도 있다.
플래시 드라이브의 필터링 입력/출력 동작
도 6은 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 일실시예를 따라 수행되는 동작의 흐름도(600)이다. 더 구체적으로, 도 6은 예를 들어 플래시 드라이브(112)와 같은 플래시 드라이브의 I/O 필터링 동작을 위한 컴퓨터 구현 방법의 예 시적인 실시예의 흐름도(600)를 도시한다. 흐름도(600)의 요소는 도 1, 도 2 및 도 3의 요소를 참조하여 아래에 설명된다.
일실시예에서, 흐름도(600)의 단계(610)는 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청을 수신하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 다양한 예시에 의해 도시되는 바와 같이, 일실시예에서 이는 예를 들어 플래시 드라이브(112)와 같은 플래시 드라이브로 향하는 I/O 요청을 수신하는 플래시 드라이브 필터(210)를 포함한다.
일실시예에서, 흐름도(600)의 620 단계는 610 단계에서 입력/출력 요청이 대량 기록 동작과 관련되어 있는지를 판정한다. I/O 특성 판정기(220)는 이와 같은 판정을 한다. 대량 기록 동작의 여러가지 구체적인 예시는 본 명세서에 개시된다. 이와 같은 예시는 페이징 파일, 프리페칭, 인덱싱 및 레지스트리 기록과 관련된 I/O 요청을 포함한다. 이는 대량 기록 동작과 관련되고 본 명세서에 개시되는 방식으로 I/O 특성 판정기(220)에 의해 식별되는 수많은 I/O 요청의 단지 일부임을 이해할 수 있다. 페이징 I/O 요청과 관련되는 I/O 요청의 판정과 관련된 I/O 특성 판정기(220)의 동작의 예시는 흐름도(300)의 310 단계의 예시에 의해 도시된다. I/O 특성 판정기(220)는 복수의 가능한 대량 기록 동작 중 임의의 하나에 대한 수신된 I/O 요청을 판단할 때와 유사하게 동작한다는 것을 이해할 수 있다.
일실시예에서, 대량 기록 동작과 관련된 입력/출력 요청의 판정에 응답하여, 흐름도(600)의 630 단계는 수행할 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택하는 단계를 포함한다. 일실시예에서, 이러하 선택은 본 명세서에 앞서 개시한 방식 으로 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)에 의해 수행된다. 예를 들어 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 부분적으로 I/O 요청의 특성에 기초하고 부분적으로 플래시 드라이브 필터(210)를 구성하는 사용가능한 I/O 관리기(241, 242, 243, 244)에 기초하여 수행할 관리 동작을 선택한다.
따라서 흐름도(300)에 나타나는 플래시 드라이브 필터(210)의 실시예에 의해 개시되는 바와 같이, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축 관리와 I/O 요청의 결과로서 판독되는 압축 데이터의 압축해제 관리로 구성되는 관리 동작의 그룹으로부터 플래시 드라이브 관리 동작을 선택한다.
이와 유사하게, 도 2에 도시되는 플래시 드라이브 필터(210)의 일실시예에서, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는, I/O 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 동작, I/O 요청의 결과로서 판독되는 압축 데이터의 압축해제를 관리하는 동작, 주변 솔리드 스테이트 저장 드라이브로 I/O 요청을 전향하도록 관리하는 동작으로 구성되는 관리 동작의 그룹으로부터 플래시 드라이브 관리 동작을 선택한다.
본 명세서에 개시되는 일부 실시예에서 I/O 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 선택된 I/O 관리 동작은 I/O 요청의 압축 데이터를 버퍼로 기록하는 것을 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 이는 압축 데이터를 버퍼(260)로 기록하는 압축 관리기(241) 또는 버퍼(260)로 압축 데이터를 기록하는 버퍼 관리기(243)에 액세싱하여 이를 활용하는 압축 관리기(241)에 의해 수행될 수 있다. 더 나아가, 압축 데이터가 버퍼(260)에 기록된 이후에 압축 관리기(241)는 버퍼(260)로부터 플래시 드라이브(112)로의 압축 데이터의 기록을 더 관리할 수 있다.
본 명세서에 개시되는 바와 같이, 일부 실시예에서 I/O 요청의 버퍼링 관리의 선택된 I/O 관리 동작은 I/O 요청과 관련된 데이터의 버퍼로부터 주변 저장소로의 기록을 더 포함한다. 이는 버퍼(260)로부터 주변 저장소(270)로의 데이터 기록을 관리하는 버퍼 관리기(243)에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 주변 저장소(270)는 메모리 카드 또는 USB 플래시 드라이브 같은 솔리드 스테이트 저장 드라이브일 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
복수이고 잠재적으로 겹치는 관리 동작을 선택할 수 있을 때, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 I/O 요청의 특성 및 선정된 규칙의 세트에 대한 특성의 비교에 기초하여 선택한다. 예를 들어, 이와 같은 일실시예에서 운영 체제와 관련된 페이징 파일의 데이터가 압축될 수 있도록 모든 페이징 I/O 기록 요청은 압축 관리기(241)로 송신되지만, 페이징 파일의 데이터가 판독되고 압축해제될 수 있도록 모든 페이징 I/O 판독 요청은 압축해제 관리기(242)로 송신된다. 이와 유사하게, 이와 같은 규칙 기반 실시예에서 인덱싱 동작의 파일과 관련된 데이터가 기록되기 이전에 압축될 수 있도록, 인덱싱 동작과 관련된 I/O 기록 요청이 압축 관리기(241)로 송신된다. 이와 유사하게, 이와 같은 규칙 기반 실시예에서 인덱싱 동작과 관련된 파일의 데이터가 기록되기 전에 압축될 수 있도록 프리페칭 동작과 관련된 I/O 기록 요청이 압축 관리기(241)로 송신된다. 더 나아가, 이와 같은 규칙 기반 일실시예에서 모든 레지스트리 파일 I/O 요청은 버퍼 관리기(243)로 송신되지만, 모든 다른 대량 기록 동작은 주변 저장소(270)가 사용가능하다면 전향을 위해 전향 관리기(244)로 송신된다.
일실시예에서, 대량 기록 동작과 관련되지 않은 입력/출력 요청의 판정에 응답하여, 흐름도(600)의 640 단계는 입력/출력 요청을 플래시 드라이브로 전송하는 것을 포함한다. 앞의 예시에 이어서, 플래시 드라이브 필터(210)의 I/O 특성 판정기(220)는 대량 기록 동작과 관련되지 않은 I/O 요청이 판정될 때 I/O 요청을 플래시 드라이브(112)로 전송한다.
운영 체제를 위한 주 저장소로서 플래시 드라이브의 수명 연장
도 7은 플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 일실시예에 따라 수행되는 동작의 흐름도(700)이다. 더 구체적으로는, 도 7은 운영 체제를 위하여 주 저장소로서 사용되는 플래시 드라이브 수명 연장의 예시적인 방법의 흐름도(700)를 도시한다. 흐름도(700)의 요소는 도 1, 도 2 및 도 3의 요소를 참조하여 아래에 설명된다.
일실시예에서, 흐름도(700)의 710 단계는 운영 체제로부터 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청의 수신을 포함한다. 본 명세서의 다양한 실시예로부터 개시되는 바와 같이, 일실시예에서 이는, 예를 들어 플래시 드라이브(112)와 같은 플래시 드라이브로 향하는 I/O 요청을 수신하는 플래시 드라이브 필터(210)를 포함한다. 일실시예에서, 운영 체제는 운영 체제 실행과 관련하여 수행되는 동작을 위한 주 저장소의 수단으로서 플래시 드라이브(112)를 활용한다.
일실시예에서, 흐름도(700)의 720 단계는 수신된 I/O 요청의 특성을 판정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 일실시예에서 이는 I/O 요청이 이에 한정되지는 않지만, 운영 체제의 페이지 파일과 관련된 데이터, 운영 체제에 의해 수행되는 프리페칭 동작과 관련된 데이터, 운영 체제의 레지스트리 파일과 관련된 데이터, 및/또는 운영 체제에 의해 수행되는 인덱싱 동작과 관련된 데이터와 같은 대량 기록 동작과 관련된 데이터를 포함하는지를 판정한다. 일실시예에서, 본 명세서에 개시되는 바와 같이 I/O 특성 판정기(220)는 I/O 요청이 이와 같은 대량 기록 동작과 관련된 데이터를 포함하는지를 판정한다.
일실시예에서, 흐름도(700)의 730 단계는 운영 체제의 무결성을 동시에 유지하면서 운영 체제에 의해 플래시 드라이브에 수행되는 기록 동작의 횟수를 감소시키도록, I/O 요청의 특성에 기초하는 플래시 드라이브 I/O 관리 동작의 수행을 포함한다. 본 명세서에 개시되는 바와 같이, 일실시예에서 이는 대량 기록 동작과 관련된 데이터의 압축을 포함한다. 운영 체제의 무결성은 손실되는 데이터가 없도록 정확하게 데이터의 압축을 관리하여 유지된다. 일실시예에서 운영 체제의 무결성은 또한 운영 체제의 기능에 중요한 데이터를 오직 플래시 드라이브(112) 상에 저장하고 컴퓨터 시스템으로부터 (휴대용 플래시 드라이브의 제거와 같은) 주변 저장소(270)의 제거로 쉽게 손실될 수 있는 주변 저장소(270)로 전향되지 않는 것을 보증하여 보호된다. 추가적으로 일실시예에서, 운영 체제의 무결성은 컴퓨터 시스템으로부터 쉽게 제거되는 주변 저장소(270) 상에서의 저장을 위해 전향되는 특별한 경우에, 압축 데이터의 암호화에 의해 보호된다.
일실시예에서, 플래시 드라이브 I/O 관리 선택기(230)는 압축 관리기(241)를 선택한다. 압축 관리기(241)는 대량 기록 동작과 관련된 데이터를 데이터가 압축 데이터로 압축되는 데이터 압축/압축해제 모듈(250)로 전달하여 이러한 대량 기록 동작과 관련된 데이터의 압축을 수행한다. 일실시예에서, 이는 또한 압축 데이터 암호화를 포함할 수 있다. 흐름도(300)는 이와 같은 실시예의 일예시를 개시한다.
일실시예에서, 730 단계의 압축 데이터는 플래시 드라이브 대신에 주변 저장소에 기록된다. 예를 들어, 일실시예에서 데이터가 압축된 이후에 압축 관리기(241)는 압축 데이터가 플래시 드라이브(112) 대신에 주변 저장소(270)로 기록되도록 압축 데이터의 전향을 관리한다. 압축 관리기(241)는 전향 관리기(244)로 액세스하고 이를 활용하여 이와 같은 전향을 수행할 수 있다. 일실시예에서, 본 명세서에 개시되는 바와 같이 주변 저장소(270)는 메모리 카드 또는 휴대용 플래시 드라이브 같은 솔리드 스테이트 저장 드라이브일 수 있다.
일실시예에서, 730 단계의 압축 데이터는 플래시 드라이브 대신에 버퍼에 기록된다. 예를 들어, 일실시예에서 I/O 요청과 관련된 데이터가 압축된 이후에 압축 관리기(241)는 압축 데이터가 플래시 드라이브(112) 대신에 버퍼(260)에 기록되도록 압축 데이터의 전향 및/또는 버퍼링을 관리한다. 압축 관리기(241)는 버퍼 관리기(243) 및/또는 전향 관리기(244)에 접속하여 이를 활용하거나 또는 유사한 기능을 포함하여 이를 수행한다.
일실시예에서, 버퍼로의 압축 데이터 기록은 또한 데이터의 반복되는, 중복되는 또는 겹치는 버전을 갱신된 압축 데이터로 리졸빙하는 것을 포함한다. 그 다 음에, 버퍼 스레쉬홀드가 초과하는 것에 응답하여, 버퍼로부터 플래시 드라이브로 갱신된 압축 데이터를 기록한다. 일실시예에서, 본 명세서에 개시되는 바와 같이 버퍼 관리기(243)의 기능은 버퍼(260)에 저장된 압축 데이터를 리졸빙하고 리졸빙된 데이터를 버퍼(260)로부터 플래시 드라이브(112)로 기록하기 위해 압축 관리기(241)에 의해 액세스되거나 또는 통합된다. 일실시예에서, 플래시 드라이브(112)에 리졸빙된 데이터를 기록하는 대신에, 리졸빙된 데이터는 주변 저장소(270)가 사용 가능하고 리졸빙된 데이터가 운영 체제의 기능에 매우 중요하지 않다면 주변 저장소(270)로 전향될 수 있다.
플래시 드라이브 수명 연장을 위한 본 기술의 예시적인 실시예가 개시되었다. 주요 발명이 구조적인 태양 및/또는 방법론에 국한된 언어로 개시되었지만, 첨부된 청구항에 정의된 주요 발명은 상기에 개시된 특정한 태양 또는 동작에 한정될 필요가 없다는 것을 이해할 수 있다. 더 나아가, 상기에 개시된 특정한 태양 또는 동작은 청구항을 구현하는 예시적인 형식으로서 개시된다.

Claims (20)

  1. 플래시 드라이브의 입력/출력 동작들을 필터링하기 위한 컴퓨터-구현 방법으로서,
    상기 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청을 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 입력/출력 요청이 높은 빈도 기록 동작(high frequency write operation) - 상기 높은 빈도 기록 동작은 사전 정의된 기준 빈도보다 빈도가 높은 기록 동작임 - 과 관련있다는 판정에 응답하여, 상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것, 상기 입력/출력 요청의 결과로서 판독되는 압축 데이터의 압축해제를 관리하는 것, 상기 입력/출력 요청의 버퍼링을 관리하는 것, 및 상기 입력/출력 요청을 주변 솔리드 스테이트 저장 드라이브(peripheral solid state storage drive)로 전향하도록(redirecting) 관리하는 것으로 구성되는 플래시 드라이브 관리 동작들의 그룹으로부터 수행할 적어도 하나의 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택하는 단계; 및
    상기 입력/출력 요청이 낮은 중요도 기록 동작(low importance write operation) - 상기 낮은 중요도 기록 동작은 사전 정의된 기준 중요도보다 중요도가 낮은 기록 동작임 - 과 관련되어 있는지 여부를 판정하여, 상기 입력/출력 요청이 상기 낮은 중요도 기록 동작과 관련되어 있지 않다는 판정에 응답하여, 상기 입력/출력 요청을 상기 플래시 드라이브로 전송(forwarding)하고, 상기 입력/출력 요청이 상기 높은 빈도 기록 동작과 관련되어 있으나 상기 낮은 중요도 기록 동작과는 관련되어 있지 않다는 판정에 응답하여, 수행할 상기 적어도 하나의 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택해제하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청이 상기 높은 빈도 기록 동작과 관련있는지 여부를 판정하기 위해 상기 입력/출력 요청이 페이징 파일(paging file), 프리페칭 동작(prefetching operation), 및 검색 인덱싱 동작 중 적어도 하나와 관련있는지 여부를 판정하는 단계
    를 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것을 포함하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작에서, 상기 데이터의 압축을 관리하는 것은 운영 체제와 관련된 페이징 파일의 데이터를 압축하는 것을 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것을 포함하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작에서, 상기 데이터의 압축을 관리하는 것은 프리페칭 동작과 관련된 파일의 데이터를 압축하는 것을 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것을 포함하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작에서, 상기 데이터의 압축을 관리하는 것은 검색 인덱싱 동작과 관련된 파일의 데이터를 압축하는 것을 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것을 포함하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작에서, 상기 데이터의 압축을 관리하는 것은 상기 입력/출력 요청의 압축 데이터를 버퍼에 기록하는 것을 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 결과로서 기록되는 데이터의 압축을 관리하는 것을 포함하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작에서, 상기 데이터의 압축을 관리하는 것은 상기 압축 데이터를 상기 버퍼로부터 상기 플래시 드라이브에 기록하는 것을 포함하는
    컴퓨터-구현 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 높은 빈도 기록 동작과 관련된 데이터를 상기 플래시 드라이브 대신에 버퍼에 기록하는 단계
    를 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  9. 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어들을 갖는 컴퓨터-판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청을 수신하는 단계;
    상기 입력/출력 요청의 특성을 판정하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 입력/출력 요청의 상기 특성이 높은 빈도 기록 동작 - 상기 높은 빈도 기록 동작은 사전 정의된 기준 빈도보다 빈도가 높은 기록 동작임 - 과 관련되어 있다는 것에 기초하여,
    상기 높은 빈도 기록 동작과 관련된 데이터를 상기 플래시 드라이브 대신에 제1 버퍼에 기록하는 것, 및 상기 제1 버퍼와 관련된 시간 지연의 만료에 응답하여 상기 데이터를 상기 제1 버퍼로부터 상기 플래시 드라이브로 기록하는 것을 포함하는 제1 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 수행하는 단계, 및
    상기 높은 빈도 기록 동작과 관련된 데이터를 압축하는 것, 상기 압축된 데이터를 상기 플래시 드라이브 대신 제2 버퍼에 기록하는 것, 상기 압축 데이터의 반복되는 버전 및 겹치는 버전 중 적어도 하나의 버전을 갱신된 압축 데이터로 리졸빙(resolving)하는 것, 및 상기 제2 버퍼와 관련된 버퍼 스레쉬홀드(threshold)가 초과되는 것에 응답하여, 상기 갱신된 압축 데이터를 상기 제2 버퍼로부터 상기 플래시 드라이브에 기록하는 것을 포함하는 제2 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 수행하는 단계
    중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청의 특성을 판정하는 상기 단계를 수행하기 위한 상기 컴퓨터-실행가능 명령어들은,
    상기 입력/출력 요청이 페이징 파일(paging file), 프리페칭 동작(prefetching operation), 및 검색 인덱싱 동작 중 적어도 하나와 관련된 데이터를 포함하고 있는지 여부를 판정하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어들을 포함하는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 버퍼 및 상기 제2 버퍼 중 적어도 하나는 하나 이상의 버킷을 포함하는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 버킷의 제각기의 버킷은 하나 이상의 오프셋에 대응하는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 압축 데이터를 상기 플래시 드라이브 대신에 주변 솔리드 스테이트 저장소에 기록하는 단계를 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령어들
    을 더 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 입력/출력 요청은 운영 체제로부터 수신되는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 높은 빈도 기록 동작과 관련된 데이터의 무결성(integrity)을 유지하면서 상기 운영 체제에 의해 상기 플래시 드라이브에 수행되는 기록 동작들의 횟수가 통상의 동작에서의 기록 동작들에 비해 감소되는
    컴퓨터-판독가능 매체.
  16. 플래시 드라이브에의 기록 동작들을 통상의 동작에서의 기록 동작들에 비해 감소시키기 위한 모듈로서,
    상기 플래시 드라이브와 결합하도록 구성된 플래시 드라이브 필터를 포함하고,
    상기 플래시 드라이브 필터는 상기 플래시 드라이브로 향하는 입력/출력 요청을 인터셉트하도록 구성되며,
    상기 플래시 드라이브 필터는,
    상기 입력/출력 요청의 특성을 판정하기 위한 입력/출력 특성 판정기;
    상기 입력/출력 요청의 상기 특성이 높은 빈도 기록 동작 - 상기 높은 빈도 기록 동작은 사전 정의된 기준 빈도보다 빈도가 높은 기록 동작임 - 과 관련되어 있다는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택하기 위한 플래시 드라이브 입력/출력 관리 선택기;
    상기 플래시 드라이브에의 기록 동작들을 통상의 동작에서의 기록 동작들에 비해 감소시키는데 기여하는 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작의 수행을 관리하도록 구성된 플래시 드라이브 입력/출력 관리기; 및
    버퍼에 결합된 버퍼 관리기- 상기 버퍼 관리기는 상기 플래시 드라이브 필터가 상기 입력/출력 요청을 상기 버퍼에 버퍼링하는 경우 상기 입력/출력 요청을 수신하고, 상기 버퍼 내의 반복되는 데이터, 중복되는 데이터, 및 겹치는 기록 데이터 중 적어도 하나를 리졸빙하도록 구성됨 -
    를 포함하는
    플래시 드라이브에의 기록 동작들을 감소시키기 위한 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 플래시 드라이브 필터는, 상기 플래시 드라이브로 향하는 선택된 기록 동작들을 압축하고 상기 플래시 드라이브로부터 판독되는 압축 데이터를 압축해제하도록 구성된 압축/압축해제 모듈로의 연결기(coupling)를 포함하는
    플래시 드라이브에의 기록 동작들을 감소시키기 위한 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 선택기는, 상기 입력/출력 요청이 낮은 중요도 기록 동작 - 상기 낮은 중요도 기록 동작은 사전 정의된 기준 중요도보다 중요도가 낮은 기록 동작임 - 과 관련되어 있는지 여부에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 플래시 드라이브 입력/출력 관리 동작을 선택하도록 구성되는
    플래시 드라이브에의 기록 동작들을 감소시키기 위한 모듈.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 버퍼 관리기는 상기 버퍼와 관련된 시간 지연의 만료에 응답하여 상기 버퍼로부터의 데이터의 제1 버전을 상기 플래시 드라이브에 기록하도록 구성되는
    플래시 드라이브에의 기록 동작들을 감소시키기 위한 모듈.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 버퍼 관리기는 상기 데이터의 제2 버전이 상기 버퍼에 기록되어 있는 것으로 판정되는 경우 상기 버퍼 내의 데이터의 제1 버전을 갱신하도록 구성되는
    플래시 드라이브에의 기록 동작들을 감소시키기 위한 모듈.
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