KR102435910B1 - 스토리지 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 불휘발성 메모리 장치, 및 불휘발성 메모리 장치를 제어하고, 불휘발성 메모리 장치의 제어에 따라 메타 데이터를 업데이트하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함한다. 스토리지 컨트롤러는 메타 데이터의 업데이트에 연관된 복수의 저널 데이터를 생성하도록 구성된 저널 데이터 생성기, 및 복수의 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여, 메타 데이터를 복구하도록 구성된 저널 데이터 리플레이어를 포함한다.

Description

스토리지 장치 및 그것의 동작 방법{STORAGE DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 메모리에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 스토리지 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
반도체 메모리는 SRAM, DRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 휘발성 메모리 장치 및 플래시 메모리 장치, PRAM, MRAM, RRAM, FRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 불휘발성 메모리 장치로 구분된다.
플래시 메모리 장치는 대용량 스토리지 장치로서 널리 사용된다. 플래시 메모리 장치를 제어하도록 구성된 컨트롤러는 매핑 테이블을 사용하여 플래시 메모리 장치를 제어한다. 매핑 테이블은 데이터의 신뢰성을 보장하기 위한 중요한 메타 데이터의 일종이다. 따라서, 매핑 테이블과 같은 메타 데이터가 유실될 경우, 스토리지 장치에 저장된 데이터의 신뢰성이 보장될 수 없기 때문에, 메타 데이터의 유실을 방지하기 위한 다양한 기법들이 개발되고 있다.
본 발명의 목적은 향상된 신뢰성 및 향상된 성능을 갖는 스토리지 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 불휘발성 메모리 장치; 및 상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하고, 상기 불휘발성 메모리 장치의 제어에 따라 메타 데이터를 업데이트하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하고, 상기 스토리지 컨트롤러는: 상기 메타 데이터의 업데이트에 연관된 복수의 저널 데이터를 생성하도록 구성된 저널 데이터 생성기; 및 상기 복수의 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여, 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 저널 데이터 리플레이어를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 장치 및 상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은 상기 불휘발성 메모리 장치로부터 복수의 저널 데이터를 읽는 단계; 상기 복수의 저널 데이터의 종속성을 기반으로, 상기 복수의 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할하는 단계; 및 상기 복수의 그룹들 각각의 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여 메타 데이터를 복구하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 불휘발성 메모리 장치; 및 상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하고, 상기 스토리지 컨트롤러는: 메타 데이터의 업데이트와 연관된 제1 내지 제4 저널 데이터를 생성하도록 구성된 저널 데이터 생성기; 및 상기 메타 데이터가 유실된 경우, 상기 제1 내지 제4 저널 데이터를 리플레이하여 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 제1 및 제2 리플레이 유닛들을 포함하고, 상기 제1 리플레이 유닛은 상기 제1 및 제2 저널 데이터를 리플레이하고, 상기 제1 리플레이 유닛이 상기 제1 및 제2 저널 데이터를 리플레이하는 동안, 상기 제2 리플레이 유닛은 제3 및 제4 저널 데이터를 리플레이한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템은 제1 스토리지 장치; 제2 스토리지 장치; 및 상기 제1 및 제2 스토리지 장치들을 제어하고, 상기 제1 및 제2 스토리지 장치들을 제어하기 위한 메타 데이터를 관리하도록 구성된 호스트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 메타 데이터의 업데이트와 연관된 복수의 저널 데이터를 생성하고, 상기 메타 데이터가 유실된 경우, 상기 복수의 저널 데이터를 리플레이하여 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 저널 관리자를 포함하고, 상기 저널 관리자는: 상기 복수의 저널 데이터 중 상기 제1 스토리지 장치에 대응하는 복수의 제1 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 제1 리플레이 유닛; 및 상기 제1 리플레이 유닛이 상기 복수의 제1 저널 데이터를 리플레이하는 동안, 상기 복수의 저널 데이터 중 상기 제2 스토리지 장치에 대응하는 복수의 제2 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 제2 리플레이 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템은 제1 호스트; 제2 호스트; 및 상기 제1 및 제2 호스트의 제어에 따라 동작하고, 상기 동작에 따른 메타 데이터를 관리하도록 구성된 스토리지 장치를 포함하고, 상기 스토리지 장치는 상기 메타 데이터의 업데이트와 연관된 복수의 저널 데이터를 생성하고, 상기 메타 데이터가 유실된 경우, 상기 복수의 저널 데이터를 리플레이하여 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 저널 관리자를 포함하고, 상기 저널 관리자는: 상기 복수의 저널 데이터 중 상기 제1 호스트에 대응하는 복수의 제1 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 제1 리플레이 유닛; 및 상기 제1 리플레이 유닛이 상기 복수의 제1 저널 데이터를 리플레이하는 동안, 상기 복수의 저널 데이터 중 상기 제2 호스트에 대응하는 복수의 제2 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 제2 리플레이 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 스토리지 장치는 메타 데이터의 업데이트와 연관된 저널 데이터를 생성하고, 저널 데이터를 리플레이함으로써, 메타 데이터를 복구할 수 있다. 이 때, 스토리지 장치는 저널 데이터의 종속성을 기반으로 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이함으로써, 메타 데이터의 복원 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 향상된 성능 및 향상된 신뢰성을 갖는 스토리지 장치 및 그것의 동작 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 동작을 보여주는 순서도이다.
도 3은 도 1의 스토리지 컨트롤러에 포함된 저널 관리자의 저널 데이터 생성 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 1의 저널 메모리에 저장되는 저널 데이터를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 스토리지 컨트롤러에 포함된 저널 관리자의 리플레이 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 저널 데이터 리플레이어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 도 3의 저널 관리자에 의해 관리되는 저널 데이터의 구성을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 저널 관리자에 의해 저널 데이터가 병렬적으로 리플레이되는 구성을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6의 저널 리플레이어의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 저널 데이터의 포맷을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10의 저널 데이터의 저널 어드레스 필드를 기반으로 저널 데이터가 병렬적으로 리플레이되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 5의 저널 데이터 리플레이어의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 3의 저널 데이터 생성기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는 도 3의 저널 데이터 생성기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 도 14의 저널 데이터 생성기에 의해 생성된 저널 데이터에 대한 리플레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 호스트-스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치가 적용된 데이터 센터를 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(10)은 호스트(11) 및 스토리지 장치(100)를 포함할 수 있다.
호스트(11)는 스토리지 장치(100)에 데이터를 저장하거나 또는 스토리지 장치(100)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 호스트(11) 및 스토리지 장치(100)는 미리 정해진 인터페이스를 기반으로, 스토리지 장치(100)를 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 미리 정해진 인터페이스는 ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial ATA), e-SATA(external SATA), SCSI(Small Computer Small Interface), SAS(Serial Attached SCSI), PCI(Peripheral Component Interconnection), PCIe(PCI express), NVMe(NVM express), IEEE 1394, USB(universal serial bus), SD(secure digital) 카드, MMC(multi-media card), eMMC(embedded multi-media card), UFS(Universal Flash Storage), eUFS(embedded Universal Flash Storage), CF(compact flash) 카드 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스들 중 하나일 수 있다.
스토리지 장치(100)는 스토리지 컨트롤러(110), 불휘발성 메모리 장치(120), 및 버퍼 메모리(130)를 포함할 수 있다. 스토리지 컨트롤러(110)는 호스트(11)의 제어에 따라 불휘발성 메모리 장치(120)에 데이터를 저장하거나 또는 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(120)는 스토리지 컨트롤러(110)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 일 실시 예에서, 불휘발성 메모리 장치(120)는 낸드 플래시 메모리 장치일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 불휘발성 메모리 장치(120)는 PRAM, RRAM, MRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리에 기반될 수 있다.
버퍼 메모리(130)는 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장될 데이터 또는 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 읽어진 데이터를 임시 저장하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 버퍼 메모리(130)는 DRAM 장치일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼 메모리(130)는 SRAM, PRAM, RRAM, MRAM 등과 같은 다양한 고속 메모리들 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 버퍼 메모리(130)는 스토리지 장치(100)가 동작하는데 필요한 다양한 정보(예를 들어, 메타 데이터(MD))를 저장할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)는 어드레스 변환 동작을 통해 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 데이터를 관리할 수 있다. 어드레스 변환 동작은 호스트(11)에 의해 관리되는 논리 블록 어드레스 및 불휘발성 메모리 장치(120)의 물리 블록 어드레스 사이를 변환하는 동작을 가리킨다. 어드레스 변환 동작은 매핑 테이블을 통해 수행될 수 있다. 매핑 테이블은 버퍼 메모리(130)에 저장되고 관리될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예들을 용이하게 설명하기 위해, 메타 데이터(MD)는 매핑 테이블인 것으로 설명된다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 메타 데이터(MD)는 스토리지 장치(100)가 동작하는데 필요한 다양한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 다양한 요인에 의해 메타 데이터(MD)가 유실된 경우, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 데이터의 신뢰성이 보장되지 않을 수 있다. 이러한 메타 데이터(MD)의 유실을 방지하기 위해, 스토리지 컨트롤러(110)는 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 포함하는 저널 데이터를 관리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)는 저널 관리자(111)를 포함할 수 있다. 저널 관리자(111)는 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 저널 데이터 형태로 기록하고 관리할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 관리자(111)에 의해 관리되는 저널 데이터는 스토리지 컨트롤러(110)에 포함된 내부 버퍼에 저장되거나 또는 스토리지 컨트롤러(110) 외부에 위치한 버퍼 메모리(130)에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 다양한 상황에서, 메타 데이터(MD)가 유실된 경우, 저널 관리자(111)는 기록된 저널 데이터를 리플레이함으로써, 유실된 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)는 버퍼 메모리(130)에 저장된 메타 데이터(MD)를 주기적으로 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장할 수 있다. 스토리지 시스템(10)에서, 서든 파워 오프(SPO; sudden power off)가 발생한 경우, 스토리지 장치(100)는 내부 전원(예를 들어, 커패시터 전원)을 사용하여 서든 파워 오프 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 버퍼 메모리(130)에 저장된 메타 데이터(MD)는 상대적으로 큰 용량이기 때문에, 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬되지 않을 수 있다. 즉, 서든 파워 오프시, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 메타 데이터(MD)는 최신 버전이 아닐 수 있으며, 이 경우, 메타 데이터(MD)의 일부 정보가 유실될 수 있다. 반면에, 저널 관리자(111)에 의해 관리되는 저널 데이터는 상대적으로 적은 용량이기 때문에, 서든 파워 오프시, 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬될 수 있다. 이후에 스토리지 시스템(10)이 파워-온된 경우, 스토리지 컨트롤러(110)는 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬된 저널 데이터를 리플레이함으로써, 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다.
일반적으로, 저널 데이터에 대한 리플레이는 저널 데이터가 기록된 순서에 따라 순차적으로 수행된다. 이 경우, 저널 데이터에 대한 리플레이 시간이 증가할 수 있으며, 이에 따라 메타 데이터(MD) 복구 시간이 증가할 수 있다. 반면에, 본 발명에 따르면, 스토리지 컨트롤러(110)(또는 저널 관리자(111))는 저널 데이터의 종속성(dependency)을 기반으로 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할하고, 분할된 그룹들 각각에 포함된 저널 데이터를 개별적으로 또는 병렬적으로 리플레이할 수 있다. 이 경우, 저널 데이터에 대한 리플레이 동작이 병렬적으로 수행되기 때문에, 메타 데이터(MD)에 대한 복구 시간이 단축될 수 있다. 또한, 저널 데이터의 종속성을 기반으로 병렬적으로 리플레이될 저널 데이터가 분할되기 때문에, 메타 데이터의 신뢰성이 보장될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 스토리지 컨트롤러(110)의 저널 데이터 관리 방법은 이하의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 동작을 보여주는 순서도이다. 이하에서, 본 발명의 실시 예들을 명확하게 설명하기 위해, 메타 데이터(MD)는 매핑 테이블인 것으로 가정하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 메타 데이터(MD)는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 이하에서, 메타 데이터(MD)를 복구하는 상황은 서든 파워 오프 이후 파워-온 상황인 것으로 가정하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 메타 데이터(MD)가 복구되는 상황은 다른 다양한 상황들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(100)의 동작 중, 메타 데이터(MD)에 대한 에러가 발생한 경우, 스토리지 컨트롤러(110)는 이하에서 설명되는 저널 데이터의 리플레이 동작을 통해 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, S110 단계에서, 스토리지 장치(100)는 메타 데이터(MD)의 업데이트와 관련된 저널 데이터를 기록할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)는 불휘발성 메모리 장치(120)에 대한 다양한 동작들(예를 들어, 읽기 동작, 쓰기 동작, 소거 동작 등)을 수행할 수 있다. 이 경우, 메타 데이터(MD)가 업데이트될 수 있으며, 스토리지 컨트롤러(110)의 저널 관리자(111)는 메타 데이터(MD)의 업데이트와 관련된 저널 데이터를 기록할 수 있다.
S120 단계에서, 스토리지 장치(100)는 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(100)는 호스트(11) 또는 외부 전원 장치(예를 들어, PMIC)로부터 제공되는 전원의 전압 강하를 검출함으로써, 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 서든 파워 오프가 감지되지 않은 경우, 스토리지 장치(100)는 S110 단계의 동작을 계속 수행한다.
서든 파워 오프가 감지된 경우, S130 단계에서, 스토리지 장치(100)는 저널 데이터를 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬할 수 있다. 예를 들어, 서든 파워 오프 발생시, 스토리지 장치(100)의 스토리지 컨트롤러(110)는 보조 전원을 사용하여, 버퍼 메모리(130) 또는 내부 메모리에 저장된 다양한 정보 또는 중요 정보를 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬되는 데이터는 저널 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 데이터는 불휘발성 메모리 장치(120)의 미리 정해진 영역으로 고속 프로그램 또는 SLC 프로그램될 수 있다.
S140 단계에서, 스토리지 장치(100)가 파워-온될 수 있다. S150 단계에서, 스토리지 장치(100)는 불휘발성 메모리 장치(100)로부터 저널 데이터를 읽을 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)는 불휘발성 메모리 장치(100)의 미리 정해진 영역으로부터 데이터를 읽을 수 있다.
S160 단계에서, 스토리지 장치(100)는 저널 데이터의 종속성을 기반으로, 저널 데이터를 분할할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)의 저널 관리자(111)는 저널 데이터에 대한 리플레이를 병렬적으로 수행하기 위해, 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할할 수 있다. 이 때, 저널 데이터의 리플레이가 병렬적으로 수행되기 위해서는, 동시에 또는 비순차적으로 리플레이되는 저널 데이터 사이에 종속성이 없어야 한다. 일 실시 예에서, 저널 데이터의 종속성은 저널 데이터와 관련된 옵코드, 대상 메타 데이터의 어드레스 등을 기반으로 결정될 수 있다. 저널 데이터의 종속성과 관련된 구성은 이하의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
S170 단계에서, 스토리지 장치(100)는 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여 메타 데이터(MD)를 복원할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(110)의 저널 관리자(111)는 분할된 그룹 단위로 저널 데이터를 개별적으로 또는 병렬적으로 리플레이할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 컨트롤러(110)는 저널 데이터의 종속성을 기반으로 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여 메타 데이터(MD)를 복원할 수 있다. 즉, 저널 데이터의 생성 순서(즉, 메타 데이터의 업데이트 순서)와 다른 비순차적인 순서로 저널 데이터가 리플레이될 수 있고, 그렇다 하더라도, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복원될 수 있다. 이 경우, 저널 데이터를 순차적으로 리플레이하는 경우와 비교하여, 메타 데이터(MD)의 복원 시간이 단축될 수 있다.
도 3은 도 1의 스토리지 컨트롤러에 포함된 저널 관리자의 저널 데이터 생성 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 도 1의 저널 메모리에 저장되는 저널 데이터를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 1의 스토리지 컨트롤러에 포함된 저널 관리자의 리플레이 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의를 위해, 저널 관리자의 동작을 설명하는데 불필요한 구성 요소들은 생략된다.
도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, 스토리지 장치(100)의 스토리지 컨트롤러(110)는는 불휘발성 메모리 장치(120)에 대한 다양한 동작들(예를 들어, 읽기 동작, 쓰기 동작, 소거 동작 등)을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(120)에 대한 다양한 동작들이 수행됨에 따라, 버퍼 메모리(130)에 저장된 메타 데이터(MD)가 업데이트될 수 있다. 일 실시 예에서, 메타 데이터(MD)에 대한 업데이트는 스토리지 컨트롤러(110)에 포함된 플래시 변환 계층(FTL; flash translation layer)에 의해 수행될 수 있다.
저널 관리자(111)는 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 기반으로 저널 데이터(JNL)를 관리할 수 있다. 예를 들어, 저널 관리자(111)는 저널 데이터 생성기(111a), 저널 메모리(111b), 및 저널 데이터 리플레이어(111c)를 포함할 수 있다.
저널 데이터 생성기(111a)는 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 기반으로 저널 데이터(JNL)를 생성할 수 있다. 즉, 저널 데이터(JNL)는 메타 데이터(MD)가 어떻게 업데이트 되었는지를 가리키는 정보를 포함할 수 있으며, 메타 데이터(MD)의 일부 정보가 유실될 경우, 저널 데이터(JNL)를 통해 유실된 정보가 복구될 수 있다.
저널 데이터 생성기(111a)에 의해 생성된 저널 데이터(JNL)는 저널 메모리(111b)에 저장될 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 메모리(111b)는 스토리지 컨트롤러(110)에 포함된 내부 메모리, 또는 내부 버퍼, 또는 내부 SRAM 일 수 있다. 또는 비록 도면에 도시되지는 않았으나, 저널 메모리(111b)는 스토리지 컨트롤러(110)의 외부에 위치한 버퍼 메모리(130)의 일부일 수 있다.
저널 메모리(111b)는 저널 데이터 생성기(111a)로부터 생성된 저널 데이터(JNL)를 누적하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 저널 데이터 생성기(111a)는 메타 데이터(MD)의 업데이트에 따라, 복수의 저널 데이터(JNL_A0, JNL_B0, JNL_C0, JNL_D0 JNL_A1, JNL_C1, JNL_B1, JNL_A2, JNL_D1, JNL_B2, JNL_D2, JNL_C2)를 순차적으로 생성할 수 있다. 복수의 저널 데이터(JNL_A0, JNL_B0, JNL_C0, JNL_D0 JNL_A1, JNL_C1, JNL_B1, JNL_A2, JNL_D1, JNL_B2, JNL_D2, JNL_C2)는 생성된 순서를 기반으로, 저널 메모리(111b)에 순차적으로 기입 또는 저장될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 저널 데이터가 생성되는 순서는 메타 데이터(MD)의 업데이트 순서와 관련될 수 있다.
일 실시 예에서, 버퍼 메모리(130)에 저장된 메타 데이터(MD)는 스토리지 장치(100)가 구동하는 도중에, 주기적 또는 비주기적으로, 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬될 수 있다.
일 실시 예에서, 스토리지 장치(100)에서 서든 파워 오프가 발생한 경우, 저널 메모리(JNL)에 저장된 저널 데이터(JNL)는 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬될 수 있다. 일 실시 예에서, 불휘발성 메모리 장치(120)에서, 메타 데이터(MD) 및 저널 데이터(JNL)가 저장되는 영역은 SLC 영역일 수 있다.
저널 데이터 리플레이어(111c)는 메타 데이터(MD)를 복구하기 위해, 저널 데이터를 리플레이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(100)가 서든 파워 오프된 이후에, 파워-온된 경우, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 메타 데이터(MD)는 버퍼 메모리(130)로 로드 또는 저장될 수 있다. 이 때, 앞서 설명된 바와 같이, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 메타 데이터(MD)는 최신 버전이 아닐 수 있으며, 이 경우, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 데이터의 신뢰성이 보장될 수 없다. 따라서, 메타 데이터(MD)를 최신 버전으로 복구하기 위한 동작이 요구될 수 있다.
저널 관리자(111)의 저널 데이터 리플레이어(111c)는 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 저널 데이터(JNL)를 리플레이함으로써, 메타 데이터(MD)를 최신 버전으로 복구할 수 있다. 예를 들어, 저널 데이터 리플레이어(111c)는 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 저널 데이터(JNL)를 읽을 수 있다. 저널 데이터 리플레이어(111c)는 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할하고, 분할된 그룹에 따라 저널 데이터(JNL)를 개별적으로 또는 병렬적으로 리플레이함으로써, 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다.
도 6은 도 5의 저널 데이터 리플레이어를 설명하기 위한 블록도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 저널 데이터 리플레이어(111c)는 저널 데이터 분할 유닛(SPL) 및 복수의 저널 데이터 리플레이 유닛들(RP0~RP3)(이하에서, 설명의 편의를 위해, “리플레이 유닛”이라 칭함.)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 데이터 리플레이어(111c)에 포함된 리플레이 유닛들의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 저널 데이터(JNL)를 수신할 수 있다. 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로, 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할 수 있다. 예를 들어, 저널 데이터(JNL)는 도 4를 참조하여 설명된 데이터 구조를 갖는 것으로 가정한다. 이 때, 제A 저널 데이터(JNL_A; JNL_A0, JNL_A1, JNL_A2), 제B 저널 데이터(JNL_B, JNL_B0, JNL_B1, JNL_B2), 제C 저널 데이터(JNL_C; JNL_C0, JNL_C1, JNL_C2), 및 제D 저널 데이터(JNL_D0, JNLD1, JNLD2)은 서로 종속성이 없을 수 있다.
저널 데이터 사이의 종속성이 없다는 것은, 저널 데이터 사이의 시간적 또는 공간적 연관성이 없다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 저널 데이터가 공간적 연관성이 있으며, 제1 및 제2 저널 데이터의 순서를 갖는 경우, 제1 저널 데이터가 먼저 리플레이되고, 이후에, 제2 저널 데이터가 리플레이되는 경우에만, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다. 만약, 제1 및 제2 저널 데이터가 동시에 또는 병렬적으로 리플레이되거나 또는 제2 저널 데이터가 먼저 리플레이 되는 경우, 메타 데이터(MD)가 복구될 수 없다. 이러한 경우, 제1 및 제2 저널 데이터는 서로 종속성을 갖는 것으로 결정될 수 있다.
반대로, 제3 및 제4 저널 데이터가 시간적 또는 공간적 연관성이 없는 경우, 제3 및 제4 저널 데이터의 리플레이 순서와 무관하게, 제3 및 제4 저널 데이터에 대한 리플레이가 수행된다면, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다. 이 경우, 제3 및 제4 저널 데이터가 동시에 또는 병렬적으로 리플레이되더라도, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다. 이러한 경우, 제3 및 제4 저널 데이터는 서로 종속성을 갖지 않는 것으로 결정될 수 있다.
즉, 도 4의 저널 데이터(JNL) 중, 제A 저널 데이터(JNL_A; JNL_A0, JNL_A1, JNL_A2)는 서로 종속성을 가지나, 다른 저널 데이터(JNL_B, JNL_C, JNL_D)와는 종속성을 갖지 않고, 제B 저널 데이터(JNL_B; JNL_B0, JNL_B1, JNL_B2)는 서로 종속성을 가지나, 다른 저널 데이터(JNL_A, JNL_C, JNL_D)와는 종속성을 갖지 않고, 제C 저널 데이터(JNL_C; JNL_C0, JNL_C1, JNL_C2)는 서로 종속성을 가지나, 다른 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_D)와는 종속성을 갖지 않고, 제D 저널 데이터(JNL_D; JNL_D0, JNL_D1, JNL_D2)는 서로 종속성을 가지나, 다른 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C)와는 종속성을 갖지 않는다.
일 실시 예에서, 저널 데이터 사이의 종속성은 저널 데이터의 동작을 가리키는 옵코드 또는 어드레스를 기반으로 결정될 수 있다.
저널 데이터 분할 유닛(SPL)에 의해 분할된, 제A 저널 데이터(JNL_A)는 제0 리플레이 유닛(RP0)으로 제공되고, 제B 저널 데이터(JNL_B)는 제1 리플레이 유닛(RP0)으로 제공되고, 제C 저널 데이터(JNL_C)는 제2 리플레이 유닛(RP2)으로 제공되고, 제D 저널 데이터(JNL_D)는 제3 리플레이 유닛(RP3)으로 제공될 수 있다.
제0 내지 제3 리플레이 유닛들(RP0~RP3)은 각각 제A 내지 제D 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C, JNL_D)를 개별적으로, 또는 병렬적으로 리플레이함으로써, 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다. 일 실시 예에서, 앞서 설명된 바와 같이, 제A 내지 제D 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C, JNL_D) 각각은 서로 종속성이 없기 때문에, 서로 동시에 또는 병렬적으로 리플레이되더라도, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다.
일 실시 예에서, 종속성을 갖는 저널 데이터는 하나의 리플레이 유닛에 의해, 정해진 순서에 따라 리플레이될 수 있다. 예를 들어, 제A 저널 데이터(JNL_A; JNL_A0, JNL_A1, JNL_A2)는 제0 리플레이 유닛(RP0)에 의해 리플레이될 수 있다. 이 때, 제A 저널 데이터(JNL_A; JNL_A0, JNL_A1, JNL_A2)는 기입된 순서(즉, JNL_A0 → JNL_A1 → JNL_A2의 순서)에 따라 리플레이될 수 있다.
도 7은 도 3의 저널 관리자에 의해 관리되는 저널 데이터의 구성을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해, 스토리지 장치(100)는 호스트(11)의 요청 또는 제어에 따라, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 쓰기 동작을 반복 수행하는 것으로 가정한다.
예를 들어, 도 1 및 도 7을 참조하면, 스토리지 장치(100)는 호스트(101)의 요청에 따라, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대하여 제1 쓰기 동작(1st WR)을 수행할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(100)의 스토리지 컨트롤러(110)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대하여, 불휘발성 메모리 장치(120)에 대한 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)를 할당 또는 매핑할 수 있다. 이 경우, 스토리지 컨트롤러(110)는 메타 데이터(MD)인 매핑 테이블(L2P Map)에 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)에 대한 정보를 기록하고, 제1 유효 정보(VPB1)를 설정(S)할 수 있다. 즉, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 제1 쓰기 동작이 완료된 이후에, 메타 데이터(MD)인 매핑 테이블(L2P Map)은 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)의 대응 정보 및 제1 유효 정보(VPB1)를 포함할 수 있다.
저널 관리자(111)는 상술된 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 기록하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)의 대응 정보를 기록하는 업데이트 동작(즉, Write L2P)와 연관된 제1 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_1)를 저널 데이터로서 생성할 수 있다. 이 후에, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)의 대응 정보의 유효성을 가리키는 제1 유효 정보(VPB1)를 설정(S)하는 업데이트 동작(즉, Set_VPB1)과 연관된 제1 유효 설정 저널 데이터(JNL_VPBSET_1)을 저널 데이터로서 생성할 수 있다.
제1 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_1) 및 제1 유효 설정 저널 데이터(JNL_VPBSET_1)는 저널 메모리(111b)에 순차적으로 또는 순서대로 저장될 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(100)는 제1 논리 블록 어드레스에 대한 제2 쓰기 동작(2nd WR)을 수행할 수 있다. 이 경우, 스토리지 컨트롤러(110)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대하여, 불휘발성 메모리 장치(120)에 대한 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)를 할당 또는 매핑할 수 있다.
이 경우, 스토리지 컨트롤러(110)는 메타 데이터(MD)인 매핑 테이블(L2P Map)에 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)에 대한 정보를 기록하고, 제1 유효 정보(VPB1)를 해제(C; clear)하고, 제2 유효 정보(VPB2)를 설정(S; set)할 수 있다. 즉, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 제1 쓰기 동작이 완료된 이후에, 메타 데이터(MD)인 매핑 테이블(L2P Map)은 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)의 대응 정보 및 제1 유효 정보(VPB1), 그리고, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)의 대응 정보 및 제2 유효 정보(VPB2)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 유효 정보(VPB1)는 해제된 상태이고, 제2 유효 정보(VPB2)는 설정된 상태이므로, 제2 쓰기 동작(2nd WR)이 완료된 이후에, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 액세스는 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)에 대하여 수행될 것이다.
앞서 설명된 바와 유사하게, 저널 관리자(111)는 상술된 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 기록하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)의 대응 정보를 기록하는 업데이트 동작(즉, Write L2P)와 연관된 제2 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_2)를 저널 데이터로서 생성할 수 있다. 이 후에, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 물리 블록 어드레스(PBA1)의 대응 정보의 유효성을 가리키는 제1 유효 정보(VPB1)를 해제(C)하는 업데이트 동작(즉, Clear_VPB1)과 연관된 제1 유효 해제 저널 데이터(JNL_VPBCLR_1)을 저널 데이터로서 생성할 수 있다. 이후에, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)의 대응 정보의 유효성을 가리키는 제2 유효 정보(VPB2)를 설정(S)하는 업데이트 동작(즉, Set_VPB2)과 연관된 제2 유효 설정 저널 데이터(JNL_VBPSET_2)을 저널 데이터로서 생성할 수 있다.
제2 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_2), 제1 유효 해제 저널 데이터(JNL_VPBCLR_1), 및 제2 유효 설정 저널 데이터(JNL_VPBSET_2)는 저널 메모리(111b)에 순차적으로 또는 순서대로 저장될 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(100)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 제3 쓰기 동작(3rd WR)을 수행할 수 있다. 제3 쓰기 동작(3rd WR)에서, 스토리지 컨트롤러(110)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대하여, 불휘발성 메모리 장치(120)의 제3 물리 블록 어드레스(PBA3)를 할당 또는 매핑할 수 있다. 이 경우, 앞서 설명된 바와 유사하게, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제3 물리 블록 어드레스(PBA3)의 대응 정보를 매핑 테이블(L2P Map)에 기입하는 동작(즉, Write L2P), 제2 유효 정보(VPB2)를 해제하는 동작(즉, Clear_VPB2), 및 제3 유효 정보(VBP3)를 설정하는 동작(즉, Set_VPB3)이 수행될 수 있다.
저널 관리자(111)는 상술된 메타 데이터(MD)의 업데이트 정보를 기록하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제3 물리 블록 어드레스(PBA3)의 대응 정보를 기록하는 업데이트 동작(즉, Write L2P)와 연관된 제3 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_3)를 저널 데이터로서 생성할 수 있다. 이 후에, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제2 물리 블록 어드레스(PBA2)의 대응 정보의 유효성을 가리키는 제2 유효 정보(VPB2)를 해제(C)하는 업데이트 동작(즉, Clear_VPB2)과 연관된 제2 유효 해제 저널 데이터(JNL_VPBCLR_2)을 저널 데이터로서 생성할 수 있다. 이후에, 저널 관리자(111)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제3 물리 블록 어드레스(PBA2)의 대응 정보의 유효성을 가리키는 제3 유효 정보(VPB2)를 설정(S)하는 업데이트 동작(즉, Set_VPB2)과 연관된 제3 유효 설정 저널 데이터(JNL_VBPSET_2)을 저널 데이터로서 생성할 수 있다.
제3 매핑 저널 데이터(JNL_L2P_3), 제2 유효 해제 저널 데이터(JNL_VPBCLR_2), 및 제3 유효 설정 저널 데이터(JNL_VPBSET_3)는 저널 메모리(111b)에 순차적으로 또는 순서대로 저장될 수 있다.
상술된 바와 같이, 저널 관리자(111)는 메타 데이터(MD)의 업데이트에 연관된 저널 데이터(JNL)를 생성하고, 생성된 저널 데이터(JNL)를 저널 메모리(111b)에 순차적으로(예를 들어, 메타 데이터(MD)가 업데이트된 순서로), 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 스토리지 장치(100)에서 서든 파워 오프가 발생한 경우, 저널 메모리(111b)에 저장된 저널 데이터(JNL)는 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬될 수 있다.
도 8은 도 5의 저널 관리자에 의해 저널 데이터가 병렬적으로 리플레이되는 구성을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 저널 관리자(111)에 의해 리플레이되는 저널 데이터(JNL)는 도 7을 참조하여 설명된 저널 데이터(JNL)인 것으로 가정한다.
도 1, 도 5, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 저널 관리자(111)의 저널 데이터 리플레이어(111c)는 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 저널 데이터(JNL)를 읽고, 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로, 저널 데이터(JNL)를 병렬적으로 리플레이할 수 있다.
예를 들어, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로 저널 데이터(JNL)를 분할할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 서든 파워 오프시 불휘발성 메모리 장치(100)로 플러쉬된 저널 데이터(JNL)는 JNL_L2P_1, JNL_VPBSET_1, JNL_L2P_2, JNL_VPBCLR_1, JNL_VPBSET_2, JNL_L2P_3, JNL_VPBCLR_2, 및 JNL_VPBSET_3을 포함할 수 있다. 이 경우, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 JNL_L2P_1, JNL_L2P_2, 및 JNL_L2P_3의 저널 데이터를 제1 그룹으로 구분하고, JNL_VPBSET_1 및 JNL_VPBCLR_1을 제2 그룹으로 분할하고, JNL_VPBSET_2 및 JNL_VPBCLR_2를 제3 그룹으로 분할하고, JNL_VPBSET_3을 제4 그룹으로 분할 수 있다.
상술된 저널 데이터의 분할에서, 각 그룹의 저널 데이터는 서로 종속성이 없을 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_L2P_1, JNL_L2P_2, 및 JNL_L2P_3)은 제2 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_VPBSET_1 및 JNL_VPBCLR_1)과 동시에 또는 병렬로 수행되더라도, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다. 반면에, 제2 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_VPBSET_1 및 JNL_VPBCLR_1)가 서로 동시에 또는 병렬적으로 수행될 경우, 최종 제2 유효 정보(VPB2)의 값이 설정(S) 상태가 될 수 있으며, 이는 실제 제2 유효 정보(VPB2)의 상태와 다를 수 있다.
즉, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터의 종속성을 기반으로 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 데이터의 종속성은 저널 데이터에 포함된 옵 코드 또는 어드레스와 같은 정보를 기반으로 판별될 수 있다.
저널 데이터 분할 유닛(SPL)에 의해 복수의 그룹들로 분할된 저널 데이터(JNL)는 각각 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)로 제공될 수 있다. 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)은 각각 수신된 저널 데이터(JNL)를 기반으로 메타 데이터(MD)를 복구할 수 있다.
예를 들어, 제0 리플레이 유닛(RP0)은 제1 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_L2P_1, JNL_L2P_2, 및 JNL_L2P_3를 수신할 수 있고, 수신된 저널 데이터를 기반으로 메타 데이터(MD) 중 L2P 정보(즉, 논리 블록 어드레스 및 물리 블록 어드레스의 대응 정보)를 업데이트할 수 있다.
제1 리플레이 유닛(RP1)은 제2 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_VPBSET_1 및 JNL_VPBCLR_1)를 수신할 수 있고, 수신된 저널 데이터를 기반으로 메타 데이터(MD) 중 제1 유효 정보(VPB1)를 업데이트할 수 있다.
제2 리플레이 유닛(RP2)은 제3 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_VPBSET_2 및 JNL_VPBCLR_2)를 수신할 수 있고, 수신된 저널 데이터를 기반으로 메타 데이터(MD) 중 제2 유효 정보(VPB2)를 업데이트할 수 있다.
제3 리플레이 유닛(RP3)은 제4 그룹의 저널 데이터(예를 들어, JNL_VPBSET_3)를 수신할 수 있고, 수신된 저널 데이터를 기반으로 메타 데이터(MD) 중 제3 유효 정보(VPB3)를 업데이트할 수 있다.
종래의 저널 데이터 리플레이어는 저널 데이터의 생성 순서 또는 기록 순서에 따라, 저널 데이터를 순차적으로 하나씩 리플레이한다. 이 경우, 메타 데이터(MD)의 복구 속도가 상대적으로 느릴 수 있다. 반면에, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 저널 데이터 리플레이어(111c)는 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)을 포함할 수 있고, 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로, 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)을 통해 저널 데이터를 병렬적으로 수행할 수 있다. 이 경우, 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)에 의해 저널 데이터가 동시에 또는 병렬적으로 리플레이되기 때문에, 메타 데이터(MD)에 대한 복구 동작의 속도가 향상될 수 있다.
도 9는 도 6의 저널 리플레이어의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 6 및 도 9를 참조하면, 저널 리플레이어(111c)는 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 저널 데이터(JNL)를 읽을 수 있다. 일 실시 예에서, 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 저널 데이터(JNL)를 읽는 동작은 SLC 읽기를 통해 수행될 수 있다. 이후에, 저널 리플레이어(111c)는 읽은 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할할 수 있다. 이후에, 저널 리플레이어(111c)는 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)을 사용하여, 저널 데이터(JNL)를 병렬로 리플레이할 수 있다.
이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 저널 리플레이어(111c)의 저널 데이터 읽기 동작, 저널 데이터 분할 동작, 및 저널 데이터 리플레이 동작은 파이프라인 구조로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 메타 데이터 복구 속도가 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 저널 데이터의 포맷을 보여주는 도면이다. 도 11은 도 10의 저널 데이터의 저널 어드레스 필드를 기반으로 저널 데이터가 병렬적으로 리플레이되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에서, 도 10에 도시된 저널 데이터(JNL)의 포맷은 일부 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 저널 데이터(JNL)의 포맷은 다양하게 변형될 수 있다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 저널 데이터(JNL)는 저널 옵 코드 필드(Journal Opcode), 저널 어드레스 필드(Journal Address), 및 데이터 필드(Data)를 포함할 수 있다.
저널 옵코드 필드는 저널 데이터(JNL)에 대한 리플레이시 업데이트되는 동작에 대한 정보를 포함할 수 있다. 저널 어드레스 필드는 저널 데이터(JNKL)기 리플레이시, 업데이터되는 메타 데이터의 위치(예를 들어, 버퍼 메모리(130)에서의 위치)를 가리킬 수 있다. 데이터 필드는 저널 데이터(JNL)에 대한 리플레이시 업데이트되는 값을 가리킬 수 있다.
일 실시 예에서, 도 8을 참조하여 설명된 저널 데이터 분할 유닛(SPL)의 분할 방식은 저널 데이터(JNL)의 저널 옵 코드 필드를 기반으로 수행된 것일 수 있다. 예를 들어, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 읽은 저널 데이터(JNL)의 저널 옵 코드 필드를 확인하고, 저널 옵 코드 필드를 기반으로 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할할 수 있다.
일 실시 예에서, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터(JNL)의 저널 어드레스 필드를 기반으로 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 메타 데이터(MD)는 버퍼 메모리(130)의 미리 정해진 어드레스 범위 내에서 저장 또는 관리될 수 있다. 버퍼 메모리(130)의 미리 정해진 어드레스 범위는 제0 내지 제3 어드레스 범위들(AR_0, AR_1, AR_2, AR_3)을 포함할 수 있다.
저널 데이터(JNL)에 대한 리플레이시, 메타 데이터(MD) 중 제0 어드레스 범위(AR_0)에 포함된 데이터 또는 정보는 제0 리플레이 유닛(RP0)에 의해 업데이트될 수 있고, 메타 데이터(MD) 중 제1 어드레스 범위(AR_1)에 포함된 데이터 또는 정보는 제1 리플레이 유닛(RP1)에 의해 업데이트될 수 있고, 메타 데이터(MD) 중 제2 어드레스 범위(AR_2)에 포함된 데이터 또는 정보는 제2 리플레이 유닛(RP2)에 의해 업데이트될 수 있고, 메타 데이터(MD) 중 제3 어드레스 범위(AR_3)에 포함된 데이터 또는 정보는 제3 리플레이 유닛(RP3)에 의해 업데이트될 수 있다.
이 경우, 제0 내지 제3 어드레스 범위들(AR_0, AR_1, AR_2, AR_3)에 각각 포함된 메타 데이터(MD)는 서로 물리적 또는 논리적으로 구분되기 때문에, 병렬적으로 업데이트되더라도, 메타 데이터(MD)가 정상적으로 복구될 수 있다. 즉, 제0 내지 제3 어드레스 범위들(AR_0, AR_1, AR_2, AR_3) 각각에 대응하는 저널 데이터는 서로 종속성을 갖지 않는다. 좀 더 상세한 예로서, 제1 저널 데이터의 저널 어드레스 필드가 제1 어드레스 범위(AR_1)에 포함되고, 제2 저널 데이터의 저널 어드레스 필드가 제2 어드레스 범위(AR_2)에 포함되는 경우, 제1 저널 데이터 및 제2 저널 데이터는 서로 종속성이 없으며, 서로 동시에 또는 병렬적으로 리플레이될 수 있다.
저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 상술된 바와 같은 저널 데이터의 다양한 특성 및 속성을 기반으로 저널 데이터 사이의 종속성을 판별하고, 서로 종속성이 없는 저널 데이터가 동시에 또는 병렬적으로 리플레이되도록 저널 데이터를 서로 다른 리플레이 유닛들로 제공할 수 있다.
도 12는 도 5의 저널 데이터 리플레이어의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 앞선 실시 예들에서, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로 저널 데이터(JNL)를 분할하고, 각 그룹에 대응하는 저널 데이터를 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)로 각각 제공하는 것으로 설명되었다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 저널 리플레이어(111c)는 저널 데이터 분할 유닛(SPL) 및 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)을 포함할 수 있다. 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 저널 데이터(JNL)를 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 수신할 수 있다. 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된 방법들을 기반으로 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할 수 있다.
저널 메모리(111b)는 복수의 저널 메모리 유닛들(JM0~JM3)로 구분될 수 있다. 복수의 저널 메모리 유닛들(JM0~JM3)은 저널 메모리(111b) 내에서, 서로 물리적 또는 논리적으로 구분된 메모리 영역을 가리킬 수 있다. 저널 데이터 분할 유닛(SPL)에 의해 분할된 저널 데이터는 복수의 저널 메모리 유닛들(JM0~JM3) 중 대응하는 저널 메모리 유닛에 저장될 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹으로 결정된 제A 저널 데이터(JNL_A)는 제0 저널 메모리 유닛(JM0)에 저장될 수 있고, 제2 그룹으로 결정된 제B 저널 데이터(JNL_B)는 제1 저널 메모리 유닛(JM1)에 저장될 수 있고, 제3 그룹으로 결정된 제C 저널 데이터(JNL_C)는 제2 저널 메모리 유닛(JM2)에 저장될 수 있고, 제4 그룹으로 결정된 제D 저널 데이터(JNL_D)는 제3 저널 메모리 유닛(JM3)에 저장될 수 있다.
저널 데이터 리플레이어(111c)의 복수의 리플레이 유닛들(RP0~RP3)은 각각 대응하는 저널 메모리 유닛(JM0, JM1, JM2, JM3 중 하나)에 저장된 저널 데이터를 리플레이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제0 리플레이 유닛(RP0)은 제0 저널 메모리 유닛(JM0)에 저장된 제A 저널 데이터(JNL_A)를 순차적으로 리플레이할 수 있고, 제1 리플레이 유닛(RP1)은 제1 저널 메모리 유닛(JM1)에 저장된 제B 저널 데이터(JNL_B)를 순차적으로 리플레이할 수 있고, 제2 리플레이 유닛(RP2)은 제2 저널 메모리 유닛(JM2)에 저장된 제C 저널 데이터(JNL_C)를 순차적으로 리플레이할 수 있고, 제3 리플레이 유닛(RP3)은 제3 저널 메모리 유닛(JM3)에 저장된 제D 저널 데이터(JNL_D)를 순차적으로 리플레이할 수 있다.
도 13은 도 3의 저널 데이터 생성기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1, 도 3, 및 도 13을 참조하면, 저널 관리자(111)의 저널 데이터 생성기(111a-1)는 저널 데이터 생성 로직(111a-1a) 및 리플레이 유닛 할당 로직(111a-1b)을 포함할 수 있다. 저널 데이터 생성 로직(111a-1a)은 메타 데이터의 업데이트 정보를 기반으로 저널 데이터(JNL)를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 데이터 생성 로직(111a-1a)에 의해 생성된 저널 데이터(JNL)는 도 10의 포맷을 가질 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 저널 데이터 생성 로직(111a-1a)에 의해 생성된 저널 데이터(JNL)는 다양한 포맷을 가질 수 있다.
앞서 설명된 실시 예들에서, 생성된 저널 데이터(JNL)는 저널 메모리(111b)에 저장된다. 반면에, 도 13의 실시 예에서, 생성된 저널 데이터(JNL)는 저널 메모리(111b)에 저장되기 전에, 리플레이 유닛 할당 로직(111a-1b)으로 제공된다. 리플레이 유닛 할당 로직(111a-1b)은 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로, 추후 저널 데이터(JNL)가 리플레이될 리플레이 유닛을 할당할 수 있다. 저널 데이터(JNL)에 대하여 리플레이 유닛을 할당하는 방법은 앞서 설명된 저널 데이터 분할 유닛(SPL)의 동작 및 구성과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
리플레이 유닛 할당 로직(111a-1b)은 할당된 리플레이 유닛에 대한 정보를 포함하는 식별자 필드(RP_ID)를 저널 데이터(JNL)에 추가하여, 내부 저널 데이터(JNL_in)를 생성할 수 있다. 내부 저절 데이터(JNL_in)는 저널 메모리(111b)에 저장될 수 있다. 이 경우, 추후 저널 데이터(JNL)에 대한 리플레이시, 저널 데이터 분할 유닛(SPL)은 식별자 필드(RP_ID)를 확인함으로써, 저널 데이터(JNL)를 분할 수 있다.
즉, 도 13의 실시 예에 따르면, 저널 관리자(111)는 저널 데이터를 생성하는 과정에서 저널 데이터의 종속성을 기반으로 추후 리플레이될 리플레이 유닛을 미리 할당하고, 할당된 리플레이 유닛에 대한 정보를 포함하는 식별자 필드(RP_ID)를 저널 데이터(JNL)에 추가할 수 있다. 이후에, 저널 데이터(JNL)에 대한 리플레이시, 저널 관리자(111)는 저널 데이터(JNL)의 식별자 필드(RP_ID)를 확인함으로써, 저널 데이터를 복수의 리플레이 유닛들 중 할당된 리플레이 유닛으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 저널 데이터가 병렬적으로 리플레이될 수 있다.
도 14는 도 3의 저널 데이터 생성기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1, 도 3, 및 도 14를 참조하면, 저널 데이터 생성기(111a-2)는 저널 데이터 생성 로직(111a-2a) 및 리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)을 포함할 수 있다. 저널 데이터 생성 로직(111a-2a)은 도 13을 참조하여 설명된 저널 데이터 생성 로직(111a-1a)과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)은 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로, 추후 저널 데이터(JNL)가 리플레이될 리플레이 유닛을 할당할 수 있다. 저널 데이터(JNL)에 대하여 리플레이 유닛을 할당하는 방법은 앞서 설명된 저널 데이터 분할 유닛(SPL)의 동작 및 구성과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)은 저널 데이터로 할당된 리플레이 유닛에 대응하는 저널 메모리 유닛에 저널 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저널 데이터 생성 로직(111a-2a)은 제A, 제B, 제C, 및 제D 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C, JNL_D)를 생성할 수 있다. 제A, 제B, 제C, 및 제D 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C, JNL_D)는 서로 종속성이 없는 저널 데이터일 수 있다. 이 경우, 리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)은 제A 저널 데이터(JNL_A)를 제0 리플레이 유닛(RP0)으로 할당하고, 제B 저널 데이터(JNL_B)를 제1 리플레이 유닛(RP1)으로 할당하고, 제C 저널 데이터(JNL_C)를 제2 리플레이 유닛(RP2)으로 할당하고, 제D 저널 데이터(JNL_D)를 제3 리플레이 유닛(RP3)으로 할당할 수 있다.
리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)은 제A 저널 데이터(JNL_A)를 저널 메모리(111b)의 제0 저널 메모리 유닛(JM0)에 저장하고, 제B 저널 데이터(JNL_B)를 저널 메모리(111b)의 제1 저널 메모리 유닛(JM1)에 저장하고, 제C 저널 데이터(JNL_C)를 저널 메모리(111b)의 제2 저널 메모리 유닛(JM2)에 저장하고, 제D 저널 데이터(JNL_D)를 저널 메모리(111b)의 제3 저널 메모리 유닛(JM3)에 저장할 수 있다. 제0 내지 제3 저널 메모리 유닛들(JM0~JM3) 각각은 저널 메모리(111b-2)에서, 서로 논리적 또는 물리적으로 구분된 메모리 영역일 수 있다.
상술된 바와 같이, 리플레이 유닛 할당 로직은 저널 데이터로 할당된 리플레이 유닛에 따라, 저널 데이터를 서로 다른 저널 메모리 유닛에 저장할 수 있다. 일 실시 예에서, 도 14의 동작을 통해 저널 메모리(111b-2)에 저장된 저널 데이터(JNL)는 불휘발성 메모리 장치(120)로 플러쉬될 수 있다.
도 15는 도 14의 저널 데이터 생성기에 의해 생성된 저널 데이터에 대한 리플레이를 설명하기 위한 도면이다. 도 1, 도 3, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 불휘발성 메모리 장치(120)에 저장된 저널 데이터(JNL)는 저널 메모리(111b-2)로 로드될 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 데이터(JNL_A, JNL_B, JNL_C, JNL_D)는 저널 메모리(111b-2)에서, 리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)에 의해 저장된 위치와 동일한 위치로 로드될 수 있다. 예를 들어, 저널 데이터가 리플레이 유닛 할당 로직(111a-2b)에 의해 바와 동일하게, 불휘발성 메모리 장치(120)로부터 로드된 제A 저널 데이터(JNL_A)는 제0 저널 메모리 유닛(JM0)으로 로드되고, 제B 저널 데이터(JNL_B)는 제1 저널 메모리 유닛(JM1)으로 로드되고, 제C 저널 데이터(JNL_C)는 제2 저널 메모리 유닛(JM2)으로 로드되고, 제D 저널 데이터(JNL_D)는 제3 저널 메모리 유닛(JM3)으로 로드될 수 있다.
일 실시 예에서, 상술된 바와 같은 저널 데이터(JNL)에 대한 로드 방식은 저널 메모리(111)에 저장된 저널 데이터 전체를 패킷 또는 이미지 형태로 플러쉬 및 로드함으로써 달성될 수 있다.
이후에, 제0 저널 메모리 유닛(JM0)으로 로드된 제A 저널 데이터(JNL_A)는 제0 리플레이 유닛(RP0)에 의해 리플레이될 수 있고, 제1 저널 메모리 유닛(JM1)으로 로드된 제B 저널 데이터(JNL_B)는 제1 리플레이 유닛(RP1)에 의해 리플레이될 수 있고, 제2 저널 메모리 유닛(JM2)으로 로드된 제C 저널 데이터(JNL_C)는 제2 리플레이 유닛(RP2)에 의해 리플레이될 수 있고, 제3 저널 메모리 유닛(JM3)으로 로드된 제D 저널 데이터(JNL_D)는 제3 리플레이 유닛(RP3)에 의해 리플레이될 수 있다. 따라서, 저널 데이터에 대한 병렬적 리플레이가 달성될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 호스트-스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 16을 참조하면, 호스트-스토리지 시스템(1000)은 호스트(1010) 및 스토리지 장치(1100)를 포함할 수 있다. 또한, 스토리지 장치(1100)는 스토리지 컨트롤러(1110) 및 비휘발성 메모리 (NVM)(1120)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라, 호스트(1010)는 호스트 컨트롤러(1011) 및 호스트 메모리(1012)를 포함할 수 있다. 호스트 메모리(1012)는 스토리지 장치(1100)로 전송될 데이터, 혹은 스토리지 장치(1100)로부터 전송된 데이터를 임시로 저장하기 위한 버퍼 메모리로서 기능할 수 있다.
스토리지 장치(1100)는 호스트(1010)로부터의 요청에 따라 데이터를 저장하기 위한 저장 매체들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 스토리지 장치(1100)는 SSD(Solid State Drive), 임베디드(embedded) 메모리 및 탈착 가능한 외장(external) 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1100)가 SSD인 경우, 스토리지 장치(1100)는 NVMe(non-volatile memory express) 표준을 따르는 장치일 수 있다. 스토리지 장치(1100)가 임베디드 메모리 혹은 외장(external) 메모리인 경우, 스토리지 장치(1100)는 UFS(universal flash storage) 혹은 eMMC(embedded multi-media card) 표준을 따르는 장치일 수 있다. 호스트(1010)와 스토리지 장치(1100)는 각각 채용된 표준 프로토콜에 따른 패킷을 생성하고 이를 전송할 수 있다.
스토리지 장치(1100)의 비휘발성 메모리(1120)가 플래시 메모리를 포함할 때, 상기 플래시 메모리는 2D NAND 메모리 어레이나 3D(또는 수직형, Vertical) NAND(VNAND) 메모리 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 스토리지 장치(1100)는 다른 다양한 종류의 비휘발성 메모리들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1100)는 MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torgue MRAM), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase RAM), 저항 메모리(Resistive RAM) 및 다른 다양한 종류의 메모리가 적용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 호스트 컨트롤러(1011)와 호스트 메모리(1012)는 별도의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 일부 실시예들에서, 호스트 컨트롤러(1011)와 호스트 메모리(1012)는 동일한 반도체 칩에 집적될 수 있다. 일 예로서, 호스트 컨트롤러(1011)는 애플리케이션 프로세서(Application Processor)에 구비되는 다수의 모듈들 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 애플리케이션 프로세서는 시스템 온 칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다. 또한, 호스트 메모리(1012)는 상기 애플리케이션 프로세서 내에 구비되는 임베디드 메모리이거나, 또는 상기 애플리케이션 프로세서의 외부에 배치되는 비휘발성 메모리 또는 메모리 모듈일 수 있다.
호스트 컨트롤러(1011)는 호스트 메모리(1012)의 버퍼 영역의 데이터(예컨대, 기록 데이터)를 비휘발성 메모리(1120)에 저장하거나, 비휘발성 메모리(1120)의 데이터(예컨대, 독출 데이터)를 버퍼 영역에 저장하는 동작을 관리할 수 있다.
스토리지 컨트롤러(1110)는 호스트 인터페이스(1111), 메모리 인터페이스(1112) 및 CPU(central processing unit)(1113)를 포함할 수 있다. 또한, 스토리지 컨트롤러(1110)는 플래시 변환 레이어(Flash Translation Layer; FTL)(1114), 패킷 매니저(1115), 버퍼 메모리(1116), ECC(error correction code)(1117) 엔진 및 AES(advanced encryption standard) 엔진(1118)을 더 포함할 수 있다. 스토리지 컨트롤러(1110)는 플래시 변환 레이어(FTL)(1114)가 로딩되는 워킹 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, CPU(1113)가 플래시 변환 레이어를 실행하는 것에 의해 비휘발성 메모리(1120)에 대한 데이터 기록 및 독출 동작이 제어될 수 있다.
호스트 인터페이스(1111)는 호스트(1010)와 패킷(packet)을 송수신할 수 있다. 호스트(1010)로부터 호스트 인터페이스(1111)로 전송되는 패킷은 커맨드(command) 혹은 비휘발성 메모리(1120)에 기록될 데이터 등을 포함할 수 있으며, 호스트 인터페이스(1111)로부터 호스트(1010)로 전송되는 패킷은 커맨드에 대한 응답(response) 혹은 비휘발성 메모리(1120)로부터 독출된 데이터 등을 포함할 수 있다. 메모리 인터페이스(1112)는 비휘발성 메모리(1120)에 기록될 데이터를 비휘발성 메모리(1120)로 송신하거나, 비휘발성 메모리(1120)로부터 독출된 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 메모리 인터페이스(1112)는 토글(Toggle) 혹은 온파이(Open NAND Flash Interface; ONFI)와 같은 표준 규약을 준수하도록 구현될 수 있다.
플래시 변환 계층(1114)은 어드레스 매핑(address mapping), 웨어-레벨링(wear-leveling), 가비지 콜렉션(garbage collection)과 같은 여러 기능을 수행할 수 있다. 어드레스 매핑 동작은 호스트(1010)로부터 수신한 논리 어드레스(logical address)를, 비휘발성 메모리(1120) 내에 데이터를 실제로 저장하는 데 사용되는 물리 어드레스(physical address)로 바꾸는 동작이다. 웨어-레벨링은 비휘발성 메모리(1120) 내의 블록(block)들이 균일하게 사용되도록 하여 특정 블록의 과도한 열화를 방지하기 위한 기술로, 예시적으로 물리 블록(physical block)들의 소거 카운트들을 밸런싱하는 펌웨어 기술을 통해 구현될 수 있다. 가비지 콜렉션은, 블록의 유효 데이터를 새 블록에 복사한 후 기존 블록을 소거(erase)하는 방식을 통해 비휘발성 메모리(1120) 내에서 사용 가능한 용량을 확보하기 위한 기술이다. 일 실시 예에서, 플래시 변환 계층(1114)은 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 메타 데이터(MD)를 관리하고 업데이트하도록 구성될 수 있다.
저널 관리자(115)는 스토리지 장치(1100)에서 관리되는 다양한 메타 데이터의 업데이트와 관련된 다양한 저널 데이터를 관리하고 저장할 수 있다. 일 실시 예에서, 저널 관리자(1115)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 저널 관리자일 수 있다.
버퍼 메모리(1116)는 비휘발성 메모리(1120)에 기록될 데이터 혹은 비휘발성 메모리(1120)로부터 독출될 데이터를 임시로 저장할 수 있다. 버퍼 메모리(1116)는 스토리지 컨트롤러(1110) 내에 구비되는 구성일 수 있으나, 스토리지 컨트롤러(1110)의 외부에 배치되어도 무방하다. 일 실시 예에서, 버퍼 메모리(1116)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된, 메타 데이터(MD)를 저장하도록 구성된 버퍼 메모리일 수 있다. 또는 버퍼 메모리(1116)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명된 저널 데이터(JNL)를 저장하도록 구성된 저널 메모리일 수 있다.
ECC 엔진(1117)은 비휘발성 메모리(1120)로부터 독출되는 독출 데이터에 대한 오류 검출 및 정정 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, ECC 엔진(1117)은 비휘발성 메모리(1120)에 기입될 기입 데이터에 대하여 패리티 비트(parity bit)들을 생성할 수 있으며, 이와 같이 생성된 패리티 비트들은 기입 데이터와 함께 비휘발성 메모리(1120) 내에 저장될 수 있다. 비휘발성 메모리(1120)로부터의 데이터 독출 시, ECC 엔진(1117)은 독출 데이터와 함께 비휘발성 메모리(1120)로부터 독출되는 패리티 비트들을 이용하여 독출 데이터의 에러를 정정하고, 에러가 정정된 독출 데이터를 출력할 수 있다.
AES 엔진(1118)은, 스토리지 컨트롤러(1110)로 입력되는 데이터에 대한 암호화(encryption) 동작과 복호화(decryption) 동작 중 적어도 하나를, 대칭 키 알고리즘(symmetric-key algorithm)를 이용하여 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 스토리지 컨트롤러(1110)는 호스트(1010)와 협의된 인터페이스의 프로토콜에 따른 패킷(Packet)을 생성하거나, 호스트(1010)로부터 수신된 패킷(Packet)으로부터 각종 정보를 파싱하도록 구성된 패킷 매니저를 더 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 17을 참조하면, 스토리지 시스템(2000)은 복수의 호스트들(2001~200n) 및 스토리지 장치(2100)를 포함할 수 있다. 복수의 호스트들(2001~200n)은 스토리지 장치(2100)를 액세스하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 호스트들(2001~200n) 각각은 스토리지 장치(2100)에 데이터를 저장하거나 또는 스토리지 장치(2100)에 저장된 데이터를 독출할 수 있다.
스토리지 장치(2100)는 스토리지 컨트롤러(2110), 불휘발성 메모리 장치(2120), 및 버퍼 메모리(2130)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(2100), 스토리지 컨트롤러(2110), 불휘발성 메모리 장치(2120), 및 버퍼 메모리(2130)의 전반적인 동작은 앞서 설명된 바와 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
일 실시 예에서, 스토리지 컨트롤러(2110)는 저널 관리자(2111)를 포함할 수 있다. 저널 관리자(2111)는 스토리지 장치(2100)의 동작에서 사용되는 다양한 메타 데이터의 업데이트 정보와 관련된 저널 데이터를 생성하고 관리할 수 있다.
일 실시 예에서, 저널 관리자(2111)는 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명된 방법을 기반으로, 저널 데이터(JNL)의 종속성을 기반으로 저널 데이터(JNL)를 복수의 그룹들로 분할하고, 리플레이시, 저널 데이터(JNL)를 병렬적으로 리플레이할 수 있다.
일 실시 예에서, 저널 관리자(2111)는 복수의 호스트들(2001~200n)을 기준으로 저널 데이터(JNL)의 종속성을 구별할 수 있다. 예를 들어, 저널 관리자(2111)는 제1 호스트(2001)의 요청 또는 동작에 따른 메타 데이터의 갱신과 관련된 제1 저널 데이터를 생성할 수 있고, 제2 호스트(2002)의 요청 또는 동작에 따른 메타 데이터의 갱신과 관련된 제2 저널 데이터를 생성할 수 있다. 저널 관리자(2111)는 제1 및 제2 저널 데이터를 서로 종속성이 없는 것으로 관리할 수 있으며, 메타 데이터에 대한 복구시, 제1 및 제2 저널 데이터를 서로 병렬적으로 리플레이할 수 있다. 즉, 저널 관리자(2111)는 저널 데이터의 종속성을 대응하는 호스트를 기반으로 구분할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 18을 참조하면, 스토리지 시스템(3000-1)은 호스트(3001-1) 및 복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1)을 포함할 수 있다. 호스트(3001-1)는 복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1)을 제어하도록 구성될 수 있다.
복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1) 각각은 자신의 동작에 필요한 메타 데이터를 관리하도록 구성될 수 있으며, 복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1) 각각은 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명된 저널 관리자를 통해 저널 데이터를 관리할 수 있다.
일 실시 예에서, 호스트(3001-1)는 저널 관리자(JM)를 포함할 수 있다. 호스트(3001-1)에 포함된 저널 관리자(JM)는 호스트(3001-1)에 의해 관리되는 메타 데이터의 업데이트와 관련된 저널 데이터를 관리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 호스트(3001-1)는 복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1)을 각각 제어하거나 또는 액세스하도록 구성될 수 있다. 이 때, 호스트(3001-1)는 복수의 스토리지 장치들(3100-1~3n00-1)을 개별적 또는 통합적으로 액세스하거나 또는 제어하는데 필요한 다양한 메타 데이터를 관리할 수 있다. 일 실시 예에서, 호스트(3001-1)의 저널 관리자(JM)는 앞서 설명된 바와 유사하게, 저널 데이터의 종속성을 기반으로 저널 데이터를 동시에 또는 병렬적으로 리플레이할 수 있다.
일 실시 예에서, 호스트(3001-1)에 의해 관리되는 저널 데이터의 종속성은 앞서 설명된 바와 같이 다양한 방법을 통해 판별될 수 있다. 또는 호스트(3001-1)에 의해 관리되는 저널 데이터의 종속성은 저널 데이터에 대응하는 스토리지 장치에 따라 판별될 수 있다. 예를 들어, 제1 스토리지 장치(3100-1)에 대응하는 저널 데이터는 저널 관리자(JM)에 의해 종속성을 갖는 것으로 판별되어, 하나의 리플레이 유닛에 의해 리플레이될 수 있고, 제2 스토리지 장치(3100-1)에 대응하는 저널 데이터는 저널 관리자(JM)에 의해 종속성을 갖는 것으로 판별되어, 다른 하나의 리플레이 유닛에 의해 리플레이될 수 있다. 이 때, 제1 스토리지 장치(3100-1)에 대응하는 저널 데이터 및 제2 스토리지 장치(3200-1)에 대응하는 저널 데이터는 서로 종속성이 없는 것으로 판별될 수 있고, 각 저널 데이터는 서로 독립적, 동시에, 또는 병렬적으로 리플레이될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 19를 참조하면, 스토리지 시스템(3000-2)은 호스트(3001-2) 및 복수의 스토리지 장치들(3100-2~3n00-2)을 포함할 수 있다. 호스트(3001-2)는 저널 관리자(JM)를 포함할 수 있다. 호스트(3001-2), 저널 관리자(JM), 및 복수의 스토리지 장치들(3100-2~3n00-2)은 도 18을 참조하여 설명된 바와 유사할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
일 실시 예에서, 호스트(3001-2)는 플래시 변환 계층(FTL; flash translation layer)를 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명된 실시 예들에서, 플래시 변환 계층(FTL)은 스토리지 장치의 스토리지 컨트롤러에 포함되고, 불휘발성 메모리 장치에 대한 다양한 유지 관리 동작을 수행한다. 반면에, 도 19의 실시 예에서, 플래시 변환 계층(FTL)은 호스트(3001-2)에 포함될 수 있다. 이 경우, 호스트(3001-2)의 플래시 변환 계층(FTL)은 복수의 스토리지 장치들(3100-2~3n00-2) 각각에 대한 다양한 유지 관리 동작을 수행할 수 있고, 복수의 스토리지 장치들(3100-2~3n00-2) 각각에 대한 메타 데이터를 관리할 수 있다. 일 실시 예에서, 호스트(3001-2)의 저널 관리자(JM)는 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명된 다양한 방법을 기반으로 호스트(3001-2)의 플래시 변환 계층(FTL)에 의해 관리되는 메타 데이터의 업데이트와 연관된 저널 데이터를 관리하고, 저널 데이터의 종속성을 기반으로 저널 데이터를 독립적, 동시에, 또는 병렬적으로 리플레이할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치가 적용된 데이터 센터를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 데이터 센터(4000)는 각종 데이터를 모아두고 서비스를 제공하는 시설로서, 데이터 스토리지 센터라고 지칭될 수도 있다. 데이터 센터(4000)는 검색 엔진 및 데이터 베이스 운용을 위한 시스템일 수 있으며, 은행 등의 기업 또는 정부기관에서 사용되는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 데이터 센터(4000)는 애플리케이션 서버들(4100 내지 4100n) 및 스토리지 서버들(4200 내지 4200m)을 포함할 수 있다. 애플리케이션 서버들(4100 내지 4100n)의 개수 및 스토리지 서버들(4200 내지 4200m)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있고, 애플리케이션 서버들(4100 내지 4100n)의 개수 및 스토리지 서버들(4200 내지 4200m)의 개수는 서로 다를 수 있다.
애플리케이션 서버(4100) 또는 스토리지 서버(4200)는 프로세서(4110, 4210) 및 메모리(4120, 4220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(4200)를 예시로 설명하면, 프로세서(4210)는 스토리지 서버(4200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 메모리(4220)에 액세스하여 메모리(4220)에 로딩된 명령어 및/또는 데이터를 실행할 수 있다. 메모리(4220)는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM), HBM(High Bandwidth Memory), HMC(Hybrid Memory Cube), DIMM(Dual In-line Memory Module), Optane DIMM 및/또는 NVMDIMM(Non-Volatile DIMM)일 수 있다. 실시예에 따라, 스토리지 서버(4200)에 포함되는 프로세서(4210)의 개수 및 메모리(4220)의 개수는 다양하게 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(4210)와 메모리(4220)는 프로세서-메모리 페어를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(4210)와 메모리(4220)의 개수는 서로 다를 수도 있다. 프로세서(4210)는 단일 코어 프로세서 또는 다중 코어 프로세서를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(4200)에 대한 상기 설명은, 애플리케이션 서버(4100)에도 유사하게 적용될 수 있다. 실시예에 따라, 애플리케이션 서버(4100)는 스토리지 장치(4150)를 포함하지 않을 수도 있다. 스토리지 서버(4200)는 적어도 하나 이상의 스토리지 장치(4250)를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(4200)에 포함되는 스토리지 장치(4250)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
애플리케이션 서버들(4100 내지 4100n) 및 스토리지 서버들(4200 내지 4200m)은 네트워크(4300)를 통해 서로 통신할 수 있다. 네트워크(4300)는 FC(Fibre Channel) 또는 이더넷(Ethernet) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 이 때, FC는 상대적으로 고속의 데이터 전송에 사용되는 매체이며, 고성능/고가용성을 제공하는 광 스위치를 사용할 수 있다. 네트워크(4300)의 액세스 방식에 따라 스토리지 서버들(4200 내지 4200m)은 파일 스토리지, 블록 스토리지, 또는 오브젝트 스토리지로서 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크(4300)는 SAN(Storage Area Network)와 같은 스토리지 전용 네트워크일 수 있다. 예를 들어, SAN은 FC 네트워크를 이용하고 FCP(FC Protocol)에 따라 구현된 FC-SAN일 수 있다. 다른 예를 들어, SAN은 TCP/IP 네트워크를 이용하고 iSCSI(SCSI over TCP/IP 또는 Internet SCSI) 프로토콜에 따라 구현된 IP-SAN일 수 있다. 다른 실시예에서, 네트워크(4300)는 TCP/IP 네트워크와 같은 일반 네트워크일 수 있다. 예를 들어, 네트워크(4300)는 FCoE(FC over Ethernet), NAS(Network Attached Storage), NVMe-oF(NVMe over Fabrics) 등의 프로토콜에 따라 구현될 수 있다.
이하에서는, 애플리케이션 서버(4100) 및 스토리지 서버(4200)를 중심으로 설명하기로 한다. 애플리케이션 서버(4100)에 대한 설명은 다른 애플리케이션 서버(4100n)에도 적용될 수 있고, 스토리지 서버(4200)에 대한 설명은 다른 스토리지 서버(4200m)에도 적용될 수 있다.
애플리케이션 서버(4100)는 사용자 또는 클라이언트가 저장 요청한 데이터를 네트워크(4300)를 통해 스토리지 서버들(4200 내지 4200m) 중 하나에 저장할 수 있다. 또한, 애플리케이션 서버(4100)는 사용자 또는 클라이언트가 독출 요청한 데이터를 스토리지 서버들(4200 내지 4200m) 중 하나로부터 네트워크(4300)를 통해 획득할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 서버(4100)는 웹 서버 또는 DBMS(Database Management System) 등으로 구현될 수 있다.
애플리케이션 서버(4100)는 네트워크(4300)를 통해 다른 애플리케이션 서버(4100n)에 포함된 메모리(4120n) 또는 스토리지 장치(4150n)에 액세스할 수 있고, 또는 네트워크(4300)를 통해 스토리지 서버들(4200-4200m)에 포함된 메모리들(4220-4220m) 또는 스토리지 장치(4250-4250m)에 액세스할 수 있다. 이로써, 애플리케이션 서버(4100)는 애플리케이션 서버들(4100-4100n) 및/또는 스토리지 서버들(4200-4200m)에 저장된 데이터에 대해 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 서버(4100)는 애플리케이션 서버들(4100-4100n) 및/또는 스토리지 서버들(4200-4200m) 사이에서 데이터를 이동 또는 카피(copy)하기 위한 명령어를 실행할 수 있다. 이 때 데이터는 스토리지 서버들(4200-4200m)의 스토리지 장치(4250-4250m)로부터 스토리지 서버들(4200-4200m)의 메모리들(4220-4220m)을 거쳐서, 또는 바로 애플리케이션 서버들(4100-4100n)의 메모리(4120-4120n)로 이동될 수 있다. 네트워크(4300)를 통해 이동하는 데이터는 보안 또는 프라이버시를 위해 암호화된 데이터일 수 있다.
스토리지 서버(4200)를 예시로 설명하면, 인터페이스(4254)는 프로세서(4210)와 컨트롤러(4251)의 물리적 연결 및 NIC(Network InterConnect)(4240)와 컨트롤러(4251)의 물리적 연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(4254)는 스토리지 장치(4250)를 전용 케이블로 직접 접속하는 DAS(Direct Attached Storage) 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 인터페이스(4254)는 ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial ATA), e-SATA(external SATA), SCSI(Small Computer Small Interface), SAS(Serial Attached SCSI), PCI(Peripheral Component Interconnection), PCIe(PCI express), NVMe(NVM express), IEEE 1394, USB(universal serial bus), SD(secure digital) 카드, MMC(multi-media card), eMMC(embedded multi-media card), UFS(Universal Flash Storage), eUFS(embedded Universal Flash Storage), 및/또는 CF(compact flash) 카드 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스 방식으로 구현될 수 있다.
스토리지 서버(4200)는 스위치(4230) 및 NIC(4240)을 더 포함할 수 있다. 스위치(4230)는 프로세서(4210)의 제어에 따라 프로세서(4210)와 스토리지 장치(4250)를 선택적으로 연결시키거나, NIC(4240)와 스토리지 장치(4250)를 선택적으로 연결시킬 수 있다.
일 실시예에서 NIC(4240)는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터 등을 포함할 수 있다. NIC(4240)는 유선 인터페이스, 무선 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 광학 인터페이스 등에 의해 네트워크(4300)에 연결될 수 있다. NIC(4240)는 내부 메모리, DSP(Digital Signal Processor), 호스트 버스 인터페이스 등을 포함할 수 있으며, 호스트 버스 인터페이스를 통해 프로세서(4210) 및/또는 스위치(4230) 등과 연결될 수 있다. 호스트 버스 인터페이스는, 앞서 설명한 인터페이스(4254)의 예시들 중 하나로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, NIC(4240)는 프로세서(4210), 스위치(4230), 스토리지 장치(4250) 중 적어도 하나와 통합될 수도 있다.
스토리지 서버들(4200-4200m) 또는 애플리케이션 서버들(4100-4100n)에서 프로세서는 스토리지 장치(4150-4150n, 4250-4250m) 또는 메모리(4120-4120n, 4220-4220m)로 커맨드를 전송하여 데이터를 프로그램하거나 리드할 수 있다. 이 때 데이터는 ECC(Error Correction Code) 엔진을 통해 에러 정정된 데이터일 수 있다. 데이터는 데이터 버스 변환(Data Bus Inversion: DBI) 또는 데이터 마스킹(Data Masking: DM) 처리된 데이터로서, CRC(Cyclic Redundancy Code) 정보를 포함할 수 있다. 데이터는 보안 또는 프라이버시를 위해 암호화된 데이터일 수 있다.
스토리지 장치(4150-4150n, 4250-4250m)는 프로세서로부터 수신된 리드 커맨드에 응답하여, 제어 신호 및 커맨드/어드레스 신호를 NAND 플래시 메모리 장치(4252-4252m)로 전송할 수 있다. 이에 따라 NAND 플래시 메모리 장치(4252-4252m)로부터 데이터를 독출하는 경우, RE(Read Enable) 신호는 데이터 출력 제어 신호로 입력되어, 데이터를 DQ 버스로 출력하는 역할을 할 수 있다. RE 신호를 이용하여 DQS(Data Strobe)가 생성될 수 있다. 커맨드와 어드레스 신호는 WE(Write Enable) 신호의 상승 엣지 또는 하강 엣지에 따라 페이지 버퍼에 래치될 수 있다.
컨트롤러(4251)는 스토리지 장치(4250)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(4251)는 SRAM(Static Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(4251)는 기입 커맨드에 응답하여 낸드 플래시(4252)에 데이터를 기입할 수 있고, 또는 독출 커맨드에 응답하여 낸드 플래시(4252)로부터 데이터를 독출할 수 있다. 예를 들어, 기입 커맨드 및/또는 독출 커맨드는 스토리지 서버(4200) 내의 프로세서(4210), 다른 스토리지 서버(4200m) 내의 프로세서(4210m) 또는 애플리케이션 서버(4100, 4100n) 내의 프로세서(4110, 4110n)로부터 제공될 수 있다. DRAM(4253)은 낸드 플래시(4252)에 기입될 데이터 또는 낸드 플래시(4252)로부터 독출된 데이터를 임시 저장(버퍼링)할 수 있다. 또한, DRAM(4253)은 메타 데이터를 저장할 수 있다. 여기서, 메타 데이터는 사용자 데이터 또는 낸드 플래시(4252)를 관리하기 위해 컨트롤러(4251)에서 생성된 데이터이다. 스토리지 장치(4250)는 보안 또는 프라이버시를 위해 SE(Secure Element)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 스토리지 장치들(4150-4150n, 4250-4250m)에 포함된 컨트롤러들 또는, 각 서버의 CPU들은 다양한 메타 데이터를 관리하도록 구성될 수 있다. 다양한 메타 데이터의 신뢰성을 보장하기 위한 저널 데이터가 스토리지 장치들(4150-4150n, 4250-4250m)에 포함된 컨트롤러들 또는, 각 서버의 CPU들에 의해 관리될 수 있다. 이 때, 스토리지 장치들(4150-4150n, 4250-4250m)에 포함된 컨트롤러들 또는, 각 서버의 CPU들은 도 1 내지 도 19을 참조하여 설명된 저널 관리자를 포함하거나 또는 도 1 내지 도 19을 참조하여 설명된 방법을 기반으로 동작할 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 스토리지 장치에 있어서,
    불휘발성 메모리 장치; 및
    상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하고, 상기 불휘발성 메모리 장치의 제어에 따라 메타 데이터를 업데이트하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
    상기 스토리지 컨트롤러는:
    상기 메타 데이터의 업데이트에 연관된 복수의 저널 데이터를 생성하도록 구성된 저널 데이터 생성기; 및
    상기 복수의 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여, 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 저널 데이터 리플레이어를 포함하는 스토리지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 리플레이어는, 상기 복수의 저널 데이터가 상기 저널 데이터 생성기에 의해 생성된 제1 순서와 다른 제2 순서로, 상기 복수의 저널 데이터를 리플레이하는 스토리지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 리플레이어는:
    상기 복수의 저널 데이터 각각의 종속성을 기반으로 상기 복수의 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할하도록 구성된 저널 데이터 분할 유닛; 및
    상기 복수의 그룹들 각각에 포함된 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 복수의 리플레이 유닛들을 포함하는 스토리지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 리플레이 유닛들 각각은 서로 동시에 서로 다른 저널 데이터를 리플레이하는 스토리지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는:
    상기 복수의 저널 데이터를 저장하도록 구성된 저널 메모리를 더 포함하는 스토리지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저널 메모리는 복수의 저널 메모리 유닛들로 구분되고,
    상기 저널 데이터 분할 유닛은 상기 복수의 그룹들로 분할된 상기 복수의 저널 데이터를 분할된 그룹을 기반으로 상기 복수의 저널 메모리 유닛들에 각각 저장하도록 더 구성된 스토리지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 리플레이 유닛들 각각은 상기 복수의 저널 메모리 유닛들 중 대응하는 저널 메모리 유닛에 저장된 저널 데이터를 리플레이하는 스토리지 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 분할 유닛은 상기 복수의 저널 데이터 각각의 옵 코드 필드 또는 어드레스 필드를 기반으로 상기 종속성을 판별하도록 더 구성된 스토리지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 생성기는 상기 복수의 저널 데이터의 종속성을 기반으로 상기 복수의 저널 데이터 각각에 식별자 필드를 설정하도록 더 구성되고,
    상기 식별자 필드는 상기 복수의 리플레이 유닛들 중 대응하는 리플레이 유닛을 가리키는 정보인 스토리지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 리플레이어는:
    상기 복수의 저널 데이터 각각의 상기 식별자 필드를 기반으로, 상기 복수의 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할하도록 구성된 저널 데이터 분할 유닛; 및
    상기 복수의 그룹들 각각에 포함된 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 복수의 리플레이 유닛들을 포함하는 스토리지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는 상기 복수의 저널 데이터를 저장하도록 구성된 저널 메모리를 더 포함하고,
    상기 저널 메모리는 복수의 저널 메모리 유닛들로 구분되고,
    상기 저널 데이터 생성기는 상기 복수의 저널 데이터의 종속성을 기반으로 상기 복수의 저널 데이터를 상기 복수의 저널 메모리 유닛들에 각각 저장하는 스토리지 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 저널 데이터 리플레이어는 상기 복수의 저널 메모리에 저장된 저널 데이터를 리플레이하도록 구성된 복수의 리플레이 유닛들을 포함하고,
    상기 복수의 리플레이 유닛들 각각은 상기 복수의 저널 메모리 유닛들 중 대응하는 저널 메모리 유닛에 저장된 저널 데이터를 리플레이하는 스토리지 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 메타 데이터를 저장하도록 구성된 버퍼 메모리를 더 포함하는 스토리지 장치.
  14. 불휘발성 메모리 장치 및 상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 불휘발성 메모리 장치로부터 복수의 저널 데이터를 읽는 단계;
    상기 복수의 저널 데이터의 종속성을 기반으로, 상기 복수의 저널 데이터를 복수의 그룹들로 분할하는 단계; 및
    상기 복수의 그룹들 각각의 저널 데이터를 병렬적으로 리플레이하여 메타 데이터를 복구하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 불휘발성 메모리 장치로부터 복수의 저널 데이터를 읽는 단계 이전에:
    상기 불휘발성 메모리 장치의 동작을 기반으로 상기 메타 데이터를 업데이트하고, 상기 메타 데이터의 업데이트를 기반으로 상기 복수의 저널 데이터를 생성하는 단계; 및
    서든 파워 오프가 감지된 경우, 상기 복수의 저널 데이터를 상기 불휘발성 메모리 장치로 플러쉬하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 저널 데이터 중 제1 저널 데이터의 제1 어드레스 필드가 제1 어드레스 범위에 포함된 경우, 상기 제1 저널 데이터는 상기 복수의 그룹들 중 제1 그룹으로 분할되고,
    상기 복수의 저널 데이터 중 상기 제1 저널 데이터의 상기 제1 어드레스 필드가 상기 제1 어드레스 범위와 다른 제2 어드레스 범위에 포함된 경우, 상기 제1 저널 데이터는 상기 복수의 그룹들 중 제2 그룹으로 분할되는 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 저널 데이터가 상기 제1 그룹으로 분할된 경우, 상기 제1 저널 데이터는 상기 스토리지 컨트롤러에 포함된 복수의 리플레이 유닛들 중 제1 리플레이 유닛에 의해 리플레이되고,
    상기 제1 저널 데이터가 상기 제2 그룹으로 분할된 경우, 상기 제1 저널 데이터는 상기 복수의 리플레이 유닛들 중 상기 제1 리플레이 유닛과 다른 제2 리플레이 유닛에 의해 리플레이되는 동작 방법.
  18. 스토리지 장치에 있어서,
    불휘발성 메모리 장치; 및
    상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하도록 구성된 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
    상기 스토리지 컨트롤러는:
    메타 데이터의 업데이트와 연관된 제1 내지 제4 저널 데이터를 생성하도록 구성된 저널 데이터 생성기; 및
    상기 메타 데이터가 유실된 경우, 상기 제1 내지 제4 저널 데이터를 리플레이하여 상기 메타 데이터를 복구하도록 구성된 제1 및 제2 리플레이 유닛들을 포함하고,
    상기 제1 리플레이 유닛은 상기 제1 및 제2 저널 데이터를 리플레이하고, 상기 제1 리플레이 유닛이 상기 제1 및 제2 저널 데이터를 리플레이하는 동안, 상기 제2 리플레이 유닛은 제3 및 제4 저널 데이터를 리플레이하는 스토리지 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 메타 데이터를 저장하도록 구성된 버퍼 메모리를 더 포함하는 스토리지 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 저널 데이터는 상기 메타 데이터 중 상기 버퍼 메모리의 제1 어드레스 범위에 포함된 데이터의 업데이트와 연관되고,
    상기 제3 및 제4 저널 데이터는 상기 메타 데이터 중 상기 버퍼 메모리의 상기 제1 어드레스 범위와 다른 제2 어드레스 범위에 포함된 데이터의 업데이트와 연관되는 스토리지 장치.


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