KR20220165855A - 스토리지 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
스토리지 장치 및 그의 동작 방법이 개시된다. 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은: 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리는 단계; 상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하는 단계; 상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하는 단계; 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하는 단계; 및 상기 제 1 요청에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 네임스페이스들을 포함하는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
반도체 메모리는 SRAM(Static Random Access Memory) 또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등과 같이 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 휘발성 메모리 장치 그리고, 플래시 메모리 장치 등과 같이 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 불휘발성 메모리 장치로 구분된다.
최근에는 플래시 메모리를 기반으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 컴퓨팅 시스템의 대용량 저장 매체로서 널리 사용된다. SSD를 사용하는 호스트는 어플리케이션에 따라 다양한 종류의 데이터를 생성할 수 있다. SSD는 하나의 물리적 장치에 대해 다수의 논리적 장치들을 구성하기 위한 네임스페이스 기능을 제공할 수 있다. 호스트는 특정 데이터를 우선적으로 액세스하기 위해 데이터와 함께 데이터에 관한 정보를 스토리지 장치에 제공할 수 있다.
본 개시의 목적은 네임스페이스들 별로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하고, 그리고 지정된 데이터 중요도 및 우선도에 기반하여 데이터 및 그에 대한 액세스를 내부적으로 관리하는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은: 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리는 단계; 상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하는 단계; 상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하는 단계; 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하는 단계; 및 상기 제 1 요청에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 스토리지 장치는: 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들; 불휘발성 메모리 장치; 및 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리고; 상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하고; 상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하고; 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하고; 그리고 상기 제 1 요청에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 관리 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 스토리지 장치는 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들; 하나 이상의 도메인들로 분할되는 복수의 메모리 블록들을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 및 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리고; 상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하고; 상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하고; 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하고; 그리고 상기 제 1 요청에 응답하여, 상기 제 1 네임스페이스에 대해, 상기 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들 중 제 1 스토리지 컨트롤러, 제 1 데이터 중요도, 및 제 1 우선도를 태그하는 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 관리 컨트롤러를 포함하되, 상기 하나 이상의 도메인들 중 제 1 도메인은 상기 제 1 데이터 중요도에 지정될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예에 따른 하나 이상의 도메인들로 분할되는 복수의 메모리 블록들을 포함하는 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은: 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리는 단계; 상기 호스트의 활성화 요청에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하는 단계; 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 데이터 중요도 및 제 1 우선도를 갖는 제 1 네임스페이스에 대한 제 1 데이터의 쓰기 커맨드를 수신하는 단계; 및 상기 제 1 데이터의 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 제 1 데이터를 상기 하나 이상의 도메인들 중 상기 제 1 데이터 중요도에 지정된 제 1 도메인에 포함된 하나 이상의 메모리 블록들 중 어느 하나에 쓰는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 스토리지 장치는: 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들; 관리 컨트롤러; 및 하나 이상의 도메인들로 분할되는 복수의 메모리 블록들을 포함하는 불휘발성 메모리 장치를 포함하되, 상기 스토리지 장치는: 호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리고, 상기 호스트의 활성화 요청에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하고, 상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 데이터 중요도 및 제 1 우선도를 갖는 제 1 네임스페이스에 대한 제 1 데이터의 쓰기 커맨드를 수신하고, 그리고 상기 제 1 데이터의 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 제 1 데이터를 상기 하나 이상의 도메인들 중 상기 제 1 데이터 중요도에 지정된 제 1 도메인에 포함된 하나 이상의 메모리 블록들 중 어느 하나에 쓸 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시 예들에 따른 스토리지 장치는 호스트로부터의 요청에 응답하여 네임스페이스들 별로 데이터 중요도 및 우선도를 지정할 수 있다. 스토리지 장치는 내부적으로, 네임스페이스들 각각에 대한 데이터 중요도 및 우선도에 기반하여, 호스트로부터 수신되는 입출력 요청을 스케줄링할 수 있다. 또한, 스토리지 장치는 데이터 중요도가 상이한 데이터를 서로 다른 메모리 블록들에 저장할 수 있다. 이에 따라, 중요하고 우선도가 높은 데이터에 대해 낮은 레이턴시 및 높은 신뢰성이 보장될 수 있다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 스토리지 컨트롤러의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 불휘발성 메모리 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 소프트웨어 계층을 도시한다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 네임스페이스 매핑 테이블을 도시한다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치의 메모리 블록들을 도시한다.
도 9는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 호스트와 통신하기 위해 사용되는 입출력 큐들을 도시한다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치와 통신하기 위해 사용되는 입출력 큐들을 도시한다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 호스트로부터 수신된 요청이 도 6의 스토리지 장치에 의해 수행되는 방법을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 스토리지 컨트롤러의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 불휘발성 메모리 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 소프트웨어 계층을 도시한다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 네임스페이스 매핑 테이블을 도시한다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치의 메모리 블록들을 도시한다.
도 9는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 호스트와 통신하기 위해 사용되는 입출력 큐들을 도시한다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치와 통신하기 위해 사용되는 입출력 큐들을 도시한다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 스토리지 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 호스트로부터 수신된 요청이 도 6의 스토리지 장치에 의해 수행되는 방법을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템(1000)의 블록도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 시스템(1000)은 개인용 컴퓨터, 랩탑, 서버, 워크스테이션, 스마트폰, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 블랙박스 등과 같이 다양한 정보를 처리하고, 처리된 정보를 저장하도록 구성된 정보 처리 장치들 중 하나로서 구현될 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 시스템(1000)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하거나, 또는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽기 위한 요청을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 호스트(1100)는 스토리지 시스템(1000)을 제어하도록 구성된 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP) 등과 같은 프로세서 코어로서 구현되거나, 또는 네트워크를 통해 연결된 컴퓨팅 노드로서 구현될 수 있다.
호스트(1100)는 호스트 프로세서(1110), 호스트 메모리(1120), 및 인터페이스 회로(1130)를 포함할 수 있다. 호스트 프로세서(1110)는 호스트(1100) 상에서 구동되는 다양한 애플리케이션들, 소프트웨어들, 또는 가상 머신들(Virtual Machines) 등으로부터의 커맨드를 관리할 수 있다. 호스트 프로세서(1100)는 호스트(1100)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 호스트 프로세서(1110)는 호스트 메모리(1120)의 버퍼 영역의 데이터(예를 들어, 쓰기 데이터)를 스토리지 장치(1200)에 저장하기 위한 동작, 또는 스토리지 장치(1200)의 데이터(예를 들어, 읽기 데이터)를 호스트 메모리(1120)의 버퍼 영역에 저장하기 위한 동작을 제어할 수 있다.
호스트 메모리(1120)는 스토리지 장치(1200)로 전송되기 위한 데이터, 또는 스토리지 장치(1200)로부터 수신된 데이터를 임시로 저장하기 위한 버퍼 메모리로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 호스트 메모리(1120)는 관리 큐(administration queue), 제출 큐(submission queue), 및 완료 큐(completion queue)를 포함할 수 있다.
관리 큐는 호스트 프로세서(1100)가 스토리지 장치(1200)를 제어하는 데 필요한 정보 또는 커맨드어를 관리하기 위한 큐일 수 있다. 제출 큐는 스토리지 장치(1200)로 전송될 커맨드 또는 입출력(Input/Output; IO)을 관리하기 위한 큐일 수 있다. 완료 큐는 스토리지 장치(1200)에 의해 완료된 동작에 대한 정보를 관리하기 위한 큐일 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 관리 큐, 제출 큐, 및 완료 큐는 호스트 프로세서(1110) 또는 스토리지 컨트롤러(1210)에 의해 관리될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 제출 큐 및 완료 큐는 한 쌍을 이룰 수 있고, 상기 한 쌍의 큐는 입출력 큐로서 함께 지칭될 수 있다.
인터페이스 회로(1130)는 호스트 프로세서(1110)의 제어 하에, 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 회로(1130)는 미리 정해진 규약에 기반하여, 스토리지 장치(1200)로 스토리지 장치(1200)에 쓸 데이터를 전송하거나, 또는 스토리지 장치(1200)로부터 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 수신할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 인터페이스 회로(1130)는 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 등에 기반하여, 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 호스트 컨트롤러(1110) 및 호스트 메모리(1120)는 별도의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 몇몇 실시 예들에 있어서, 호스트 컨트롤러(1110) 및 호스트 메모리(1120)는 동일한 반도체 칩에 집적될 수 있다. 예를 들어, 호스트 컨트롤러(1110)는 애플리케이션 프로세서(Application Processor)에 구비되는 다수의 모듈들 중 어느 하나일 수 있으며, 이때 상기 애플리케이션 프로세서는 시스템 온 칩(System on Chip; SoC)으로 구현될 수 있다. 또한, 호스트 메모리(1120)는 상기 애플리케이션 프로세서 내에 구비되는 임베디드 메모리이거나, 또는 상기 애플리케이션 프로세서의 외부에 배치되는 불휘발성 메모리 또는 메모리 모듈일 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 스토리지 컨트롤러(1210) 및 불휘발성 메모리 장치(1220)를 포함할 수 있다. 스토리지 컨트롤러(1210)는 스토리지 장치(1200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)로부터 수신된 요청에 응답하여, 스토리지 컨트롤러(1210)는 불휘발성 메모리 장치(1220; NVM)로 데이터를 쓰거나, 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 다른 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(1210)는 불휘발성 메모리 장치(1220)를 관리 또는 제어하기 위한 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 스토리지 컨트롤러(1210)의 동작은 구체적으로 후술된다.
스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터의 요청에 따라 데이터를 저장하기 위한 저장 매체들(예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(1220))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 SSD(Solid State Drive), 임베디드(embedded) 메모리 및 착탈 가능한 외장(external) 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 SSD인 경우, 스토리지 장치(1200)는 NVMe(non-volatile memory express) 표준을 따르는 장치일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 임베디드 메모리 혹은 외장 메모리인 경우, 스토리지 장치(1200)는 UFS(Universal Flash Storage) 혹은 Emmc(Embedded Multi-Media Card) 표준을 따르는 장치일 수 있다. 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 각각 채용된 표준 프로토콜에 따른 패킷을 생성하고 이를 전송할 수 있다.
스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)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(1200)는 다른 다양한 불휘발성 메모리들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)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 메모리 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 네임스페이스 기능을 지원할 수 있다. 네임스페이스는 하나 이상의 논리 블록들의 집합으로서 정의될 수 있다. 스토리지 장치(1200)에 대응하는 논리 공간은 복수의 네임스페이스들로 분할될 수 있다. 각 네임스페이스로 고유한 논리 블록 어드레스(Logical Block Address; LBA)가 할당될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신되는 요청에 응답하여, 복수의 네임스페이스들 각각에 대해 데이터 중요도(data criticality) 및 우선도(priority)를 지정할 수 있다. 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 데이터 소스 별로 중요도 및 우선도를 지정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 자율주행 자동차들 또는 의료 기기들과 관련된 데이터 소스에 대해 높은 중요도 및 높은 우선도를 지정할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 특정 네임스페이스에 저장될(또는 저장된) 데이터에 대한 중요도 및 우선도를 호스트(1100)의 요청에 기반하여 지정할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)로 전송되는 데이터 스트림들은 복수의 네임스페이스들 중 어느 하나로 고유하게 중요도 및 우선도로 태그(tag)될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터 사이의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 데이터 중요도 및 우선도에 기반하여, 차별화할 수 있다. 예를 들어, 데이터 스트림들 각각의 태그 정보에 기반하여, 스토리지 장치(1200)는 데이터 스트림들을 서로 다른 우선도로 처리할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 특정한 네임스페이스와 연관된 입출력 요청을, 상기 네임스페이스의 데이터 중요도 및 우선도에 기반하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 크리티컬하고 우선도가 높은 네임스페이스와 연관된 입출력 요청을 더 빠르게(또는 낮은 레이턴시(latency)로) 처리할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 크리티컬하고 우선도가 높은 네임스페이스들의 데이터가 낮은 레이턴시를 갖도록, 네임스페이스들의 데이터를 및 그에 대한 액세스들을 내부적으로 관리할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 복수의 메모리 블록들을 포함할 수 있고, 그리고 스토리지 장치(1200)는 복수의 메모리 블록들을 여러 도메인들로 분할할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 크리티컬하고 우선도가 높은 네임스페이스와 연관된 데이터를 높은 신뢰도를 갖는, 분리된 도메인에 저장할 수 있다. 이에 따라, 스토리지 장치(1200)는 크리티컬하고 우선도가 높은 데이터를, 우선도가 낮은 데이터에 대한 입출력 요청들이 계류(pending) 중인 것에 무관하게, 호스트(1100)로 즉시 제공할 수 있다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 스토리지 컨트롤러(1210)의 블록도를 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 스토리지 컨트롤러(1210)는 CPU(1211), FTL(Flash Translation Layer; 플래시 변환 계층; 1212), ECC(Error Correction Code) 엔진(1213), 호스트 인터페이스(1214), 버퍼 메모리(1215), 및 NVM 인터페이스(1216)를 포함할 수 있다.
CPU(1211)는 스토리지 컨트롤러(1210)를 구동하기 위한 운영 체제, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 프로그램 코드를 구동할 수 있다. CPU(121)는 불휘발성 메모리 장치(1220)를 제어하기 위한 메타 데이터 등을 버퍼 메모리(1215)로 로드하고, 그리고 로드된 데이터를 참조할 수 있다. 버퍼 메모리(1215)는 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼 메모리(1216)는 SRAM(Static RAM) 또는 DRAM(Dynamic RAM) 등을 포함할 수 있다.
CPU(1211)는 불휘발성 메모리 장치(1220)를 제어하기 위한 다양한 커맨드들 및 어드레스들을 호스트(1100)로부터 수신된 요청들 및 불휘발성 메모리 장치(1220)와 연관된 매핑 테이블들 등에 기반하여 생성할 수 있다. CPU(1211)는 생성된 커맨드들 및 어드레스들을 NVM 인터페이스(1216)로 전송할 수 있다. CPU(1211)의 제어 하에, 버퍼 메모리(1215)에 저장된 데이터(또는 스토리지 장치(1200)의 외부 버퍼(미도시)에 저장된 데이터)가 불휘발성 메모리 장치(1220)로 NVM 인터페이스(1216)에 의해 저장될 수 있다.
FTL(1212)은 어드레스 매핑(Address Mapping), 웨어-레벨링(Wear-Leveling), 가비지 콜렉션(Garbage Collection), 네임스페이스 매핑(Namespace Mapping) 등과 같은 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어드레스 매핑 동작은 호스트(1100)로부터 수신한 논리 어드레스(logical address)를, 불휘발성 메모리 장치(1220) 내에 데이터를 실제로 저장하는 데 사용되는 물리 어드레스(physical address)로 바꾸는 동작이다. 웨어-레벨링은 불휘발성 메모리 장치(1220) 내의 블록(block)들이 균일하게 사용되도록 하여 특정 블록의 과도한 열화를 방지하기 위한 기술로, 예를 들어 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 불휘발성 메모리 장치(1220) 내에서 사용 가능한 용량을 확보하기 위한 기술이다. 네임스페이스 매핑(namespace mapping)은 구체적으로 후술된다.
몇몇 실시 예들에 있어서, FTL(1212)은 소프트웨어 또는 하드웨어로서 구현될 수 있다. FTL(1212)이 소프트웨어로서 구현되는 경우, FTL(1212)과 관련된 프로그램 코드 또는 정보는 버퍼 메모리(1215)에 저장(또는 로드)될 수 있고, CPU(1211)에 의해 실행될 수 있다. FTL(1212)이 하드웨어로서 구현되는 경우, 스토리지 컨트롤러(1210)는 FTL(1212)의 동작을 수행하도록 구성된 하드웨어 가속기를 CPU(1211)와 별도로 더 포함할 수 있다.
ECC 엔진(1213)은 불휘발성 메모리 장치(1220)로부터 읽은 데이터에 대한 에러 검출 및 정정 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, ECC 엔진(1213)은 불휘발성 메모리 장치(1220)에 쓰일 데이터에 대하여 에러 정정 코드(예를 들어, 패리티 비트(parity bit) 등)를 생성할 수 있다. 생성된 에러 정정 코드는 불휘발성 메모리 장치(1220)에 쓰일 데이터와 함께 불휘발성 메모리 장치(1220) 내에 저장될 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(1220)로부터 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터가 독출되는 경우, ECC 엔진(1213)은 독출된 데이터 및 그에 대응하는 에러 정정 코드에 기반하여 독출된 데이터의 에러를 검출하고, 검출된 에러를 정정하고 정정하고, 그리고 에러가 정정된 독출 데이터를 출력할 수 있다.
호스트 인터페이스 회로(1214)는 미리 정해진 인터페이스 규약에 따라, 호스트(1100)와 통신하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 미리 정해진 인터페이스 규약은 ATA(Advanced Technology Attachment) 인터페이스, SATA(Serial ATA) 인터페이스, e-SATA(external SATA) 인터페이스, SCSI(Small Computer Small Interface) 인터페이스, SAS(Serial Attached SCSI) 인터페이스, PCI(Peripheral Component Interconnection) 인터페이스, PCIe(PCI express) 인터페이스, NVMe(NVM express) 인터페이스, IEEE 1394, USB(universal serial bus) 인터페이스, SD(secure digital) 카드, MMC(multi-media card) 인터페이스, eMMC(embedded multi-media card) 인터페이스, UFS(Universal Flash Storage) 인터페이스, eUFS(embedded Universal Flash Storage) 인터페이스, CF(compact flash) 카드 인터페이스, 또는 네트워크 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스 규약들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 호스트 인터페이스 회로(1214)는 미리 정해진 인터페이스 규약에 기반된 신호를 호스트(1100)로부터 수신하고, 수신된 신호를 기반으로 동작할 수 있다. 또는 호스트 인터페이스 회로(1214)는 미리 정해진 인터페이스 규약에 기반된 신호를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
버퍼 메모리(1215)는 스토리지 컨트롤러(1210)로 입력된 데이터를 임시 저장하도록 구성된 쓰기 버퍼 또는 읽기 버퍼일 수 있다. 또는 버퍼 메모리(1215)는 스토리지 컨트롤러(1210)가 동작하는데 필요한 다양한 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 메모리(1215)는 FTL(1212)에 의해 관리되는 매핑 테이블(예를 들어, 도 7의 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT))을 저장할 수 있다. 또는 버퍼 메모리(1215)는 FTL(1212)과 관련된 소프트웨어, 펌웨어, 또는 정보를 저장할 수 있다.
NVM 인터페이스(1216)는 미리 정해진 인터페이스 규약에 따라 불휘발성 메모리 장치(1200)와 통신하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 미리 정해진 인터페이스 규약은 토글 인터페이스, 온파이(ONFI) 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스 규약들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, NVM 인터페이스(1216)는 토글 인터페이스를 기반으로 불휘발성 메모리 장치(1200)와 통신할 수 있다. 이 경우, NVM 인터페이스(1216)는 복수의 채널들을 통해 불휘발성 메모리 장치(120)와 통신할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 복수의 채널들 각각은 다양한 제어 신호들, 데이터 신호들, 및 데이터 스트로브 신호를 전송하도록 구성된 복수의 신호 라인들을 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 1의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 블록도를 도시한다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 메모리 셀 어레이(1221), 행 디코더 회로(1222), 페이지 버퍼 회로(1223), 데이터 입출력 회로(1224), 및 제어 로직 회로(1225)를 포함할 수 있다.
메모리 셀 어레이(1221)는 복수의 메모리 블록들(예를 들어, 도 8의 메모리 블록들(BLK0~BLKc))을 포함할 수 있다. 복수의 메모리 블록들 각각은 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 블록들 각각은 행 디코더 회로(1222)로 적어도 하나의 접지 선택 라인들(GSL), 워드라인들(WL), 및 적어도 하나의 스트링 선택 라인들(SSL)을 통해 연결될 수 있다. 메모리 블록들 각각은 복수의 비트라인들(BL)을 통해 페이지 버퍼 회로(1223)로 연결될 수 있다. 메모리 블록들은 복수의 비트라인들(BL)에 공통으로 연결될 수 있다.
행 디코더 회로(1222)는 메모리 셀 어레이(1221)로 스트링 선택 라인들(SSL), 워드라인들(WL), 및 접지 선택 라인들(GSL)을 통해 연결될 수 있다. 행 디코더 회로(1222)는 제어 로직 회로(1225)의 제어 하에 동작할 수 있다.
행 디코더 회로(1222)는 행 어드레스(RA)를 스토리지 컨트롤러(1210)로부터 수신하고 그리고 수신된 행 어드레스(RA)를 디코딩할 수 있다. 행 디코더 회로(1222)는 디코딩된 행 어드레스에 기초하여 메모리 셀 어레이(1221)로 연결된 워드라인들(WL) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 행 디코더 회로(1222)는 디코딩된 행 어드레스에 기초하여, 제어 로직 회로(1225)의 제어 하에, 스트링 선택 라인들(SSL), 워드라인들(WL), 및 접지 선택 라인들(GSL)로 인가되는 전압들을 조절할 수 있다.
페이지 버퍼 회로(1223)는 메모리 셀 어레이(1221)로 비트라인들(BL)을 통해 연결될 수 있다. 페이지 버퍼 회로(1223)는 데이터 입출력 회로(1224)로 데이터 라인들(DL)을 통해 연결될 수 있다. 페이지 버퍼 회로(1223)는 제어 로직 회로(1225)의 제어 하에 동작할 수 있다.
쓰기 동작 시에, 페이지 버퍼 회로(1223)는 메모리 셀 어레이(1221)로 쓰일 데이터를 저장할 수 있다. 페이지 버퍼 회로(1223)는 저장된 데이터에 기초하여 비트라인들(BL)로 전압들을 인가할 수 있다. 읽기 동작, 또는 쓰기 동작이나 소거 동작의 검증 읽기 동작 시에, 페이지 버퍼 회로(1223)는 비트라인들(BL)의 전압들을 감지하고, 그리고 감지 결과를 저장할 수 있다.
데이터 입출력 회로(1224)는 페이지 버퍼 회로(1223)로 복수의 데이터 라인들(DL)을 통해 연결될 수 있다. 데이터 입출력 회로(1224)는 제어 로직 회로(1225)의 제어 하에 동작할 수 있다. 데이터 입출력 회로(1224)는 열 어드레스(CA)를 스토리지 컨트롤러(1210)로부터 수신할 수 있다. 데이터 입출력 회로(1224)는 열 어드레스(CA)에 대응하는, 페이지 버퍼 회로(1223)에 의해 읽힌 데이터를 출력할 수 있다. 데이터 입출력 회로(1224)는 열 어드레스(CA)에 기초하여, 스토리지 컨트롤러(1210)로부터 수신되는 데이터(DATA)를 페이지 버퍼 회로(1223)로 데이터 라인들(DL)을 통해 전송할 수 있다.
제어 로직 회로(1225)는 커맨드(CMD)를 스토리지 컨트롤러(1210)로부터 수신할 수 있다. 제어 로직 회로(1225)는 제어 신호(CTRL)를 스토리지 컨트롤러(1210)와 교환할 수 있다. 제어 로직 회로(1225)는 수신된 커맨드(CMD)를 디코딩할 수 있다. 제어 로직 회로(1225)는 디코딩된 커맨드에 기초하여, 행 디코더 회로(1222), 페이지 버퍼 회로(1223), 및 데이터 입출력 회로(1224)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템(2000)의 소프트웨어 계층을 도시한다. 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 스토리지 시스템(2000)의 소프트웨어 계층은 애플리케이션 계층(2110), 파일 시스템 계층(2220), 장치 드라이버 계층(2230), 및 FTL(2210)을 포함할 수 있다. 애플리케이션 계층(2110), 파일 시스템 계층(2220), 및 장치 드라이버 계층(2230)은 호스트(2100)에 포함될 수 있고, 그리고 FTL(2210) 및 불휘발성 메모리 장치(2220)는 스토리지 장치(2200)에 포함될 수 있다.
애플리케이션 계층(2110)은 호스트(2100)에서 구동되는 다양한 응응 프로그램들(또는 가상 머신들)을 포함할 수 있다. 파일 시스템(2120)은 애플리케이션 계층(2110)에서 의해 사용되는 파일 또는 데이터를 조직화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템(2120)은 스토리지 장치(2100)의 저장 공간을 논리 블록 어드레스로서 관리할 수 있다. 파일 시스템(2120)은 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터에 대하여 논리 블록 어드레스를 부여하고 관리할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 애플리케이션 계층(2110)에서 구동되는 응용 프로그램들의 각각은, 실행된 때에 고유한 네임스페이스를 생성할 수 있다. 응용 프로그램들의 각각에 의해 기입 또는 독출되는 데이터는 고유한 네임스페이스와 연관되어 입출력될 수 있다. 예를 들어, 둘 또는 그 이상의 응용 프로그램들은 하나의 네임스페이스를 공유하도록 구현될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 파일 시스템(2120)은 호스트(1100)의 운영 체제에 따라 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템(2120)은 FAT(File Allocation Table), FAT32, NTFS(NT File System), HFS(Hierarchical File System), JSF2(Journaled File System2), XFS, ODS-5(On-Disk Structure-5), UDF, ZFS, UFS(Unix File System), ext2, ext3, ext4, ReiserFS, Reiser4, ISO 9660, Gnome VFS, BFS, WinFS 등과 같은 다양한 파일 시스템 형태들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
장치 드라이버(2130)는 파일 시스템 계층(2120) 또는 애플리케이션 계층(2110)으로부터의 정보를 스토리지 장치(1200)에서 인식 가능한 정보로 변환하는 동작을 수행할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 애플리케이션 계층(2110), 파일 시스템 계층(2120), 및 장치 드라이버(2130)는 소프트웨어 형태로 구현될 수 있고, 그리고 호스트(1100) 상에서 구동될 수 있다.
FTL(2210)은 호스트(1100) 및 불휘발성 메모리 장치(2222) 사이에서 다양한 유지 관리 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, FTL(2210)은 호스트(1100)로부터 수신된 요청의 논리 블록 어드레스를 불휘발성 메모리 장치(2222)에서 사용되는 물리 블록 어드레스(또는 물리 어드레스)로 변환하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템(3000)의 블록도를 도시한다. 도 5를 참조하면, 스토리지 시스템(3000)은 제 1 호스트(3110), 제 2 호스트(3120), 및 스토리지 장치(3200)를 포함할 수 있다.
제 1 호스트(3110) 상에서 복수의 가상 머신들이 구동될 수 있다. 예를 들어, 제 1 호스트(3110)는 제 1 가상 머신(VM1) 및 제 2 가상 머신(VM2)을 지원할 수 있다. 제 1 가상 머신(VM1) 및 제 2 가상 머신(VM2) 각각은 독립적인 운영 체제를 실행할 수 있다. 제 1 호스트(3110) 상의 하이퍼바이저(3111)는 제 1 호스트(3110) 상에서 구동되는 복수의 가상 머신들(VM1, VM2)이 스토리지 시스템(3000)의 자원을 액세스하도록 지원할 수 있다. 예를 들어, 제 1 가상 머신(VM1) 및 제 2 가상 머신(VM2)은 하이퍼바이저(Hypervisor; 3111)를 거쳐 스토리지 장치(3200)를 액세스할 수 있다. 하이퍼바이저(3111)는 제 1 가상 머신(VM1) 또는 제 2 가상 머신(VM2)의 요청에 응답하여, 스토리지 장치(3200)에 데이터를 쓰기 위한 요청 또는 스토리지 장치(3200)에 저장된 데이터를 읽기 위한 요청을 스토리지 장치(3200)로 전송할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 하이퍼바이저(3111)는 마스터 노드(Master Node) 또는 오케스트레이터(Orchestrator)로서 지칭될 수도 있다.
제 2 호스트(3120) 상에서 단일한 가상 머신이 구동될 수 있다. 예를 들어, 제 2 호스트(3120)는 제 3 가상 머신(VM3)을 지원할 수 있다. 제 3 가상 머신(VM3)은 제 2 호스트(3120) 상의 하이퍼바이저(3121)를 거쳐 스토리지 시스템(3000)의 자원을 액세스할 수 있다. 예를 들어, 제 3 가상 머신(VM3)은 하이퍼바이저(3121)를 거쳐 스토리지 장치(3200)를 액세스할 수 있다. 하이퍼바이저(3121)는 제 3 가상 머신(VM3)의 요청에 응답하여, 스토리지 장치(3200)에 데이터를 쓰기 위한 요청 또는 스토리지 장치(3200)에 저장된 데이터를 읽기 위한 요청을 스토리지 장치(3200)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 스토리지 시스템(4000)의 블록도를 도시한다. 도 6을 참조하면, 스토리지 시스템(4000)은 호스트(4100) 및 스토리지 장치(4200)를 포함할 수 있다.
호스트(4100)는 복수의 가상 머신들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 호스트(4100) 상에서 가상 머신들(VM1, VM2, …VMn; n은 양의 정수)이 구동될 수 있다. 하나의 가상 머신 상에서 적어도 하나의 애플리케이션이 구동될 수 있다. 가상 머신들(VM1, VM2, …VMn)은 하이퍼바이저(4110)를 거쳐 스토리지 장치(4200)를 액세스할 수 있다. 예를 들어, 하이퍼바이저(4110)는 가상 머신들(VM1, VM2, …VMn)의 요청에 응답하여, 스토리지 장치(4200)에 데이터를 쓰기 위한 요청 또는 스토리지 장치(4200)에 저장된 데이터를 읽기 위한 요청을 스토리지 장치(4200)로 전송할 수 있다.
스토리지 장치(4200)는 관리 컨트롤러(4210), 스토리지 컨트롤러들(4211~421m; m은 자연수), 및 불휘발성 메모리 장치(4220)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 PF(Physical Function) 장치(PF0)를 지원할 수 있다. 스토리지 장치(4200)를 액세스하기 위한 호스트(4100)의 요청은 PF 장치(PF0)를 거쳐 관리 컨트롤러(4210) 또는 스토리지 컨트롤러들(4211~421m)로 제공될 수 있다. PF 장치(PF0)를 통해, 호스트(4100) 상에서 구동되는 가상 머신들(VM1~VMn)은 물리적으로 단일한 스토리지 장치(4200)를 공유할 수 있다.
관리 컨트롤러(4210)는 호스트(4110)로부터 불휘발성 메모리 장치(4220)의 네임스페이스들(4221)을 관리하기 위한 요청(또는 커맨드)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 호스트(4110)의 하이퍼바이저(4111)는 네임스페이스들(4221) 각각의 우선성(priority) 또는 네임스페이스들(4211) 각각으로 저장되는 데이터의 중요도(criticality)를 지정(designate)하기 위한 요청을 관리 컨트롤러(4210)로 전송할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 하이퍼바이저(4111)는 상기 요청을 NVMe 인터페이스 등을 거쳐 관리 컨트롤러(4210)로 전송할 수 있다. 하이퍼바이저(4111)로부터 수신된 요청에 응답하여, 관리 컨트롤러(4210)는 네임스페이스 매핑 테이블(예를 들어, 도 7의 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT))을 생성하고 그리고 관리할 수 있다. 관리 컨트롤러(4210)의 동작은 구체적으로 후술된다.
스토리지 컨트롤러들(4211~421m)은 가상 머신들(VM1~VMn) 중 어느 하나와 통신할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(4211)는 가상 머신(VM1)으로부터 수신되는 요청에 응답하여, 불휘발성 메모리 장치(4200)를 액세스할 수 있다. 스토리지 컨트롤러(4212)는 가상 머신(VM2)로부터 수신되는 요청에 응답하여 불휘발성 메모리 장치(4211)를 액세스할 수 있고, 그리고 스토리지 컨트롤러(421m)는 가상 머신(VMn)으로부터 수신되는 요청에 응답하여 불휘발성 메모리 장치(4220)를 액세스할 수 있다. 도시된 실시 예와는 달리, 두 개의 가상 머신들이 하나의 스토리지 컨트롤러를 공유할 수도 있다.
불휘발성 메모리 장치(4220)는 k 개의 네임스페이스들(4221; NS1~NSk; k는 양의 정수)로 분할될 수 있다. 네임스페이스들(4221) 각각은 서로 다른 특성들 또는 요구사항들을 가질 수 있다. 예를 들어, 네임스페이스(NS1)의 신뢰성 또는 우선도는 네임스페이스(NS2)의 그것과 다를 수 있다.
n 개의 가상 머신들(VM1~VMn)은 k 개의 네임스페이스들(4221)을 갖는 단일한 불휘발성 메모리 장치(4220)를 공유할 수 있다. 예를 들어, 가상 머신들(VM1~VMn)의 부분집합(또는 그들의 적어도 일부)은 데이터를 네임스페이스들(4221)의 부분집합(또는 그들의 적어도 일부)에 저장할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 하나의 가상 머신에 의해 스토리지 장치(4200)에 쓰이고자 하는 데이터의 중요도 또는 우선도는 다른 가상 머신에 의해 스토리지 장치(4200)에 쓰이고자 하는 데이터의 중요도 또는 우선도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 가상 머신(VM1) 상에서 상대적으로 낮은 우선도를 갖는 애플리케이션(예를 들어, 데이터 스트리밍 애플리케이션 또는 데이터 디스플레이 애플리케이션 등)이 구동되는 도중에, 가상 머신(VM2) 상에서는 상대적으로 높은 중요도 또는 높은 우선도를 갖는 애플리케이션(예를 들어, 자율 주행 애플리케이션 또는 인명 구조(life-saving) 애플리케이션 등)이 구동될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 가상 머신(VM1)에 의해 스토리지 장치(4200)로 기입되는 데이터의 중요도 또는 우선도는 가상 머신(VM2)에 의해 스토리지 장치(4200)로 기입되는 데이터의 중요도 또는 우선도보다 낮을 수 있다.
이러한 실시 예들에 있어서, 호스트(4100)의 요청에 응답하여, 관리 컨트롤러(4210)는 네임스페이스들(4221) 각각에 대해 우선도 및 데이터 중요도를 지정할 수 있다. 네임스페이스들(4221) 각각에 지정된 우선도 및 데이터 중요도에 응답하여, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220) 및 가상 머신들(VM1~VMn)로부터 수신되는 입출력 요청들(예를 들어, 쓰기 요청 또는 읽기 요청)을 관리할 수 있다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 도시한다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 호스트(4100)로부터 수신되는 요청에 응답하여, 관리 컨트롤러(4210)는 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 생성할 수 있고, 그리고 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 업데이트할 수 있다. 호스트(4100)는 네임스페이스들(4221) 각각의 데이터 중요도 및 우선도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 더 적은 레이턴시로 읽어야 하는 데이터는 더 중요한 네임스페이스들로 저장되도록 관리될 수 있다. 동일한 데이터 중요도를 갖는 네임스페이스들 사이에서, 호스트(4100)는 네임스페이스들의 우선도를 결정할 수 있다. 그러한 네임스페이스들 사이에서, 높은 우선도를 갖는 네임스페이스들에 대한 입출력 요청이 더 빠르게 처리될 수 있다.
스토리지 장치(4200)는 호스트(4100)로부터 특정 네임스페이스의 중요도 및 우선도와 관련된 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 생성함으로써, 네임스페이스들(4211)을 데이터 중요도 및 우선도와 태그할 수 있다. 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 기반하여, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220)에 저장되는 데이터를 액세스하고 그리고 관리할 수 있다. 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 기반하여, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220)에 대한 입출력 요청들을 핸들링하기 위한 순서를 결정할 수 있다. 예를 들어, 중요하고 높은 우선도를 갖는 데이터에 대해, 스토리지 장치(4200)는 지정된 엔드-투-엔드(end-to-end) 입출력 경로를 생성할 수 있다. 중요하지 않은 데이터 또는 낮은 우선도를 갖는 데이터는 입출력 큐들을 서로 공유하고, 그리고 긴급하지 않게 핸들링될 수 있다.
네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)은 임의의 네임스페이스의 네임스페이스 아이디('NSID'; Namespace Identification), 해당 네임스페이스로 지정된 스토리지 컨트롤러, 해당 네임스페이스로 기입될(또는 기입된) 데이터의 중요도, 및 우선도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 네임스페이스들(4221)의 데이터 중요도는 미션 크리티컬(Mission Critical), 중요함(Important), 또는 중요하지 않음(Not Critical) 등으로 분류될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 네임스페이스들(4211)의 데이터 우선도는 매우 높음(Extreme), 높음(High), 낮음(Low), 또는 매우 낮음(Very Low) 등으로 분류될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 네임스페이스들(4221)의 데이터 중요도는 스트리밍 데이터(streaming data), 디스플레이 데이터(display data), 비즈니스 지능 데이터(business intelligence data) 등과 같이, 데이터의 목적, 데이터의 유형, 또는 데이터와 관련된 애플리케이션 등으로도 분류 또는 태그될 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 호스트(4100)로부터 제공되는 그러한 태그들에 기반하여, 특정한 유형의 데이터를 압축할 것을 결정할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 비디오 데이터 또는 이미지 데이터를 압축하고, 그리고 압축된 데이터를 불휘발성 메모리 장치(4220)로 저장할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 네임스페이스들(4221)의 데이터 중요도는 입출력 요청(또는 호스트로부터 수신되는 커맨드) 별로 차별화될 수도 있다. 예를 들어, 임의의 네임스페이스의 데이터 중요도는 읽기 커맨드에 대해서만 미션 크리티컬하거나, 또는 쓰기 커맨드에 대해서만 중요하도록 지정될 수도 있다. 읽기 커맨드에 대해서만 미션 크리티컬한 네임스페이스에 대한 쓰기 커맨드는, 그 네임스페이스에 대한 읽기 요청에 비해, 상대적으로 느리게 처리될 수 있다.
미션 크리티컬한 네임스페이스는 호스트(4100) 상에서 구동되는 애플리케이션들에 대해 매우(utterly) 중요한 데이터를 가지도록 정의될 수 있고, 그리고 그러한 데이터를 액세스하는 레이턴시(latency)는 스토리지 장치(4200)가 제공하는 것이 가능한 범위 내에서 최소일 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 네임스페이스들의 데이터가 변질(corruption)로부터 가장 높은 면역(immunity)을 갖도록, 또는 그러한 데이터의 리텐션(retention)이 높도록 내부적으로(또는 자체적으로) 관리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 그러한 데이터를 높은 신뢰도를 갖는 메모리 셀들(또는 메모리 블록들)에 저장하거나, 그러한 데이터에 대해 잦은 읽기 리프레시를 수행하거나, 그러한 데이터에 대해 다수의 사본들을 보관하거나, 또는 그러한 데이터에 대해 RAID를 설정할 수 있다.
스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 네임스페이스들의 데이터가 가장 낮은 레이턴시를 갖도록 관리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 그러한 데이터를 데이터 입출력의 실패로부터 안전한(예를 들어, 결함이 방지된), 분리된 메모리 블록들에 저장할 수 있다. 예를 들어, 그러한 블록들은 읽기 에러 등이 방지되어, 읽기 재시도(Read Retry) 등과 같이 읽기 레이턴시를 저해할 수 있는 동작의 수행 빈도가 감소된 메모리 블록들일 수 있다. 이에 따라, 미션 크리티컬한 네임스페이스들의 데이터는, 호스트(4100) 상에서 구동되는 애플리케이션들이 그러한 데이터를 읽을 때, 가장 낮은 레이턴시를 가질 수 있다.
예를 들어, 도시된 실시 예에서, 네임스페이스(NS1)는 특정한 스토리지 컨트롤러로 지정되지는 않고('x'), 네임스페이스(NS1)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 미션 크리티컬할 수 있고('Mission Critical'), 그리고 네임스페이스(NS1)로 기입될(또는 기입된) 데이터의 우선도는 매우 높을 수 있다('Extreme'). 이에 따라, 네임스페이스(NS1)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 메모리 셀들 중 신뢰성이 제일 높은 메모리 셀들(예를 들어, SLC(Single Level Cell) 또는 페일-세이프 패리티 RAID가 적용되는 셀들)에 저장될 수 있고, 그리고 네임스페이스(NS1)를 액세스하기 위한 입출력 요청은 다른 입출력 요청들에 비해 매우 빠르게 처리될 수 있다.
네임스페이스(NS2)는 스토리지 컨트롤러(4222)로 지정될 수 있고('Controller 2'), 네임스페이스(NS2)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 중요하지 않을 수 있고('Not Critical'), 그리고 네임스페이스(NS2)로 기입될(또는 기입된) 데이터의 우선도는 매우 낮을 수 있다. 이에 따라, 네임스페이스(NS2)는 스토리지 컨트롤러(4222)에 의해서만 액세스될 수 있고, 네임스페이스(NS2)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 메모리 셀들 중 상대적으로 신뢰성이 낮은 메모리 셀들(예를 들어, MLC(Multi-Level Cell) 또는 페일-세이프 패리티 RAID가 적용되지 않는 셀들)에 저장될 수 있고, 그리고 네임스페이스(NS2)를 액세스하기 위한 입출력 요청은 다른 입출력 요청들에 비해 매우 느리게 처리될 수 있다.
네임스페이스(NSk)는 특정한 스토리지 컨트롤러로 지정되지는 않고('x'), 네임스페이스(NSk)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 중요할 수 있고('Important'), 그리고 네임스페이스(NSk)로 기입될(또는 기입된) 데이터의 우선도는 높을 수 있다('High'). 이에 따라, 네임스페이스(NSk)로 기입될(또는 기입된) 데이터는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 메모리 셀들 중 상대적으로 신뢰성이 높은 메모리 셀들에 저장될 수 있고, 그리고 네임스페이스(NSk)를 액세스하기 위한 입출력 요청들은 다른 입출력 요청들에 비해 상대적으로 빠르게 처리될 수 있다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치(4200)의 메모리 블록들(BLK0~BLKc)을 도시한다. 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 불휘발성 메모리 장치(4220)는 메모리 블록들(BLK0~BLKc)을 포함할 수 있다.
메모리 블록들(BLK0~BLKc)은 다수의 도메인들로 파티션화될 수 있다. 다수의 도메인들 중 특정한 한 도메인의 ID는 미션 크리티컬 데이터에 대해 지정될 수 있다. 예를 들어, 메모리 블록들(BLK0~BLKa)은 미션 크리티컬 데이터를 저장하도록 지정될 수 있다. 이러한 예시에서, 스토리지 장치(4200)에 의해(예를 들어, 스토리지 장치(4200)에 의해 구동되는 FTL에 의해), 미션 크리티컬한 네임스페이스들(예를 들어, 네임스페이스(NS1))에 대응하는 논리 블록 어드레스들은 이러한 도메인(예를 들어, 메모리 블록들(BLK0~BLKa))에 대응하는 물리 블록 어드레스들로 매핑될 수 있다. 이에 따라, 미션 크리티컬한 데이터는 그렇지 않은 데이터와 분리된 물리 공간에 저장될 수 있다. 결과적으로, 중요한 데이터 및 중요하지 않은 데이터 사이의 간섭(interference)이 방지될 수 있다. 예를 들어, 중요하지 않은 데이터는 중요한 데이터의 레이턴시 또는 무결성(integrity)에 영향을 주지 않을 수 있다. 또한, 데이터의 혼잡으로 인한 불필요한 가비지 컬렉션이 방지될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 미션 크리티컬 데이터에 대해 지정된 도메인에 대해 오버프로비저닝(overprovisioning)을 지원하기 위해, 불휘발성 메모리 장치(4220)는 여유 메모리 블록들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 미션 크리티컬한 네임스페이스들에 대응하는 논리 블록 어드레스 및 쓰기 데이터가 호스트(4100)로부터 수신되는 것에 응답하여, 스토리지 장치(4200)는 수신된 논리 블록 어드레스를 메모리 블록들(BLK0~BLKa)이 아닌 여유 메모리 블록들의 물리 블록 어드레스(Physical Block Address; PBA)로 매핑할 수 있다. 다른 예를 들어, 읽기 리프레시 동작 또는 가비지 컬렉션 동작을 수행하기 위해, 스토리지 장치(4200)는 메모리 블록들(BLK0~BLKa)에 저장된 데이터 중 적어도 일부를 여유 메모리 블록들로 이전(migrate)하고, 그리고 이전된 데이터에 대응하는 논리 블록 어드레스를 대응하는 여유 메모리 블록들의 물리 블록 어드레스로 다시 매핑할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 미션 크리티컬한 네임스페이스들은 FTL에 의해(예를 들어, 대응하는 스토리지 컨트롤러에 의해 구동되는 FTL에 의해) 내부 버퍼나 외부 버퍼 메모리에 항상 캐시될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)은 스토리지 장치(4200)의 내부 메모리 장치 또는 외부 메모리 장치에 항상 캐시될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 도메인(예를 들어, 메모리 블록들(BLK0~BLKa))에 대해 공격적인 데이터 보호 정책들을 적용할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 빠른 읽기 레이턴시 및 블록 변질(block corruption)으로부터의 보호를 보장하기 위한 다양한 데이터 보호 정책들을 미션 크리티컬한 도메인에 대해 적용할 수 있다.
다수의 도메인들 중 몇몇 도메인들은 중요한 데이터를 저장하도록 또는 중요하지 않은 데이터를 저장하도록 지정될 수도 있다. 예를 들어, 메모리 블록들(BLKa+1~BLKb)은 중요한 데이터를 저장하도록 지정될 수 있다. 나머지 메모리 블록들(예를 들어, 메모리 블록들(BLKb+1~BLKc))은 중요하지 않은 데이터를 저장할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(4200)는 메모리 블록들(BLK0~BLKc)의 도메인을 동적으로 변경할 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 도메인의 크기를 미션 크리티컬한 도메인에 포함된 자유 메모리 블록들의 개수에 기반하여 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 데이터를 저장하기 위한 자유 물리 공간을 (예를 들어, 주기적으로) 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 도메인에 속한 자유 메모리 블록들의 개수를 모니터링할 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 도메인에 속한 자유 메모리 블록들의 개수가 임계값(예를 들어, 0 개) 이하인 것에 응답하여, 미션 크리티컬한 데이터를 저장하기 위한 자유 물리 공간이 부족하다고 판단할 수 있다.
미션 크리티컬한 데이터를 저장하기 위한 자유 물리 공간이 부족하다고 판단하는 것에 기반하여, 스토리지 장치(4200)는 미션 크리티컬한 도메인에 속하지 않은 메모리 블록들 중 데이터가 저장되지 않은 메모리 블록들(예를 들어, 메모리 블록들(BLKa+1~BLKc) 중 자유 블록들)을 미션 크리티컬한 도메인으로 재편성(또는 다시 지정)할 수 있다. 다른 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 용량이 찬 것에 기반하여, 미션 크리티컬한 도메인에 속하지 않은 메모리 블록들(예를 들어, 메모리 블록들(BLKa+1~BLKc)) 중 적어도 일부 메모리 블록들에 대해 소거 동작을 수행하고, 그리고 소거된 메모리 블록들을 미션 크리티컬한 도메인으로 재편성할 수 있다.
도 9는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 호스트(4100)와 통신하기 위해 사용되는 호스트 입출력 큐들(510)을 도시한다. 도 6 내지 도 9를 참조하면, 호스트(4100)의 가상 머신들(VM1, VM2, VMk)은 호스트 입출력 큐들(510) 중 대응하는 입출력 큐(들)를 통해 스토리지 장치(4200)를 액세스할 수 있다. 호스트 입출력 큐들(510)은 스토리지 컨트롤러들(4211~421m) 중 대응하는 스토리지 컨트롤러에 의해 관리될 수 있다. 호스트 입출력 큐들(510)은 호스트(4100)로부터 수신된 커맨드들을 저장하거나, 또는 호스트(4100)로부터 수신된 커맨드들에 대응하는 완료 엔트리들(entries)을 포함할 수 있다.
네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 기반하여, 스토리지 컨트롤러들(4211~421m) 각각의 호스트 입출력 큐(들)의 우선도(priority)가 결정될 수 있다. 예를 들어, 미션 크리티컬한 네임스페이스(들)와 연관된(또는 부착된(attached)) 스토리지 컨트롤러(들)의 호스트 입출력 큐(들)의 우선도는 크리티컬하다고 결정될 수 있다(예를 들어, 크리티컬 호스트 입출력 큐들(511, 514)). 중요한 네임스페이스(들)와 연관된 스토리지 컨트롤러(들)의 호스트 입출력 큐(들)의 우선도는 중요하다고 결정될 수 있다(예를 들어, 중요 호스트 입출력 큐(515)). 크리티컬하지 않은 네임스페이스(들)와 연관된 스토리지 컨트롤러(들)의 호스트 입출력 큐(들)의 우선도는 일반적이라고 결정될 수 있다(예를 들어, 일반 호스트 입출력 큐들(512, 513)).
호스트 입출력 큐들(510)에 저장된 커맨드들이 처리되는 순서는 호스트 입출력 큐들(510) 각각의 우선도에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 크리티컬한 호스트 입출력 큐들(예를 들어, 호스트 입출력 큐들(511, 514))에 저장된 커맨드들 및 완료 엔트리들은 다른 것들보다 먼저 처리되도록 입출력 큐 중재(arbitration; 또는 우선도(priority)) 정책을 선택할 수 있다. 이에 따라, 크리티컬한 호스트 입출력 큐들에 저장된 커맨드들은 다른 커맨드들보다 더 빨리 대응하는 스토리지 컨트롤러에 의해 페치될 수 있고, 그리고 크리티컬한 호스트 입출력 큐들에 저장된 완료 엔트리들은 다른 엔트리들보다 더 빠르게 호스트(4100)로 포스트(post)될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 특정한 네임스페이스에 대한 커맨드는 대응하는 스토리지 컨트롤러의 호스트 입출력 큐에 저장될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 응답하여, 네임스페이스(NS2)에 대한 커맨드는 스토리지 컨트롤러(4222)의 호스트 입출력 큐에 위치될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 일부 네임스페이스들은 특정한 스토리지 컨트롤러에 지정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 실시 예에서, 네임스페이스(NS1)는 특정한 스토리지 컨트롤러로 지정되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 네임스페이스(NS1)를 액세스하기 위한 요청은 네임스페이스(NS1)의 데이터 중요도에 기반하여 호스트 입출력 큐들(510) 중 어느 하나로 위치될 수 있다. 예를 들어, 네임스페이스(NS1)가 미션 크리티컬한 것에 응답하여, 네임스페이스(NS1)를 액세스하기 위한 커맨드는 크티리컬한 호스트 입출력 큐들(511, 514) 중 어느 하나로 위치될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 특정 가상 머신은 그것의 입출력 요청으로 하여금 높은 우선도를 갖도록 우선도를 지정할 수도 있다. 예를 들어, 가상 머신(VM1)은 자신의 입출력 요청이 항상 제일 높은 우선도를 가지도록 스토리지 장치(4200)로 요청하거나, 또는 그러하도록 스토리지 장치(4200)를 설정할 수 있다. 그러한 요청(또는 설정)에도 불구하고, 스토리지 장치(4200)는 그러한 요청 또는 설정을 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 기반한 우선도로 덮어쓸 수 있다. 예를 들어, 가상 머신(VM1)의 요청(또는 설정)에도 불구하고, 스토리지 장치(4200)는 호스트 입출력 큐들(510) 각각의 우선도를 대응하는 스토리지 컨트롤러와 연관된 네임스페이스(들)의 데이터 중요도에 기반하여 결정할 수 있다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 불휘발성 메모리 장치(4200)와 통신하기 위해 사용되는 NVM 입출력 큐들(520)을 도시한다. 도 6 내지 도 10을 참조하면, 호스트 입출력 큐들(510)에 저장된 커맨드들은 NVM 입출력 큐들(520) 중 어느 하나로 각각 페치(fetch)될 수 있다.
대응하는 스토리지 컨트롤러가 호스트 입출력 큐들(510) 중 어느 하나로부터 커맨드를 페치할 때, 상기 스토리지 컨트롤러는 커맨드에 대응하는 네임스페이스를 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)로부터 확인할 수 있다. 대응하는 네임스페이스의 우선도에 기반하여, 상기 스토리지 컨트롤러는 상기 커맨드에 대응하는 불휘발성 메모리 장치(4220)에 대한 입출력 요청을 NVM 입출력 큐들(520) 중 어느 하나에 위치시킬 수 있다.
예를 들어, 크리티컬 호스트 입출력 큐(511)의 커맨드(CMD1)에 대응하는 네임스페이스는 미션 크리티컬할 수 있다. 크리티컬 호스트 입출력 큐(511)를 포함하는 스토리지 컨트롤러는 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 확인하고, 그리고 커맨드(CMD1)에 대응하는 네임스페이스가 미션 크리티컬한 것에 응답하여, 커맨드(CMD1)에 대응하는 입출력 요청을 NVM 입출력 큐들(520) 중 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)의 제출 큐에 위치시킬 수 있다.
스토리지 장치(4200)는 NVM 입출력 큐들(520)의 입출력 요청들을 NVM 입출력 큐들(520) 각각의 우선도에 기반하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200) 상에서 구동되는 FTL은, 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)의 제출 큐의 요청들이 제일 먼저 처리되도록, NVM 입출력 큐들(520)에 대한 중재(또는 우선화) 정책을 선택할 수 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, NVM 입출력 큐들(520)은 가중치 라운드 로빈(Weighted Round Robin) 알고리즘에 기반하여 중재될 수 있고, 이때 가중치 라운드 로빈 알고리즘의 가중치들은 NVM 입출력 큐들(520) 각각의 우선도에 기반하여 결정될 수 있다. NVM 입출력 큐들(520)의 입출력 요청들에 응답하여, 스토리지 장치(4200) 상에서 구동되는 FTL은 불휘발성 메모리 장치(4220)를 액세스할 수 있다.
크리티컬 NVM 입출력 큐(521)의 제출 큐의 커맨드(CMD1)에 대응하는 입출력 요청은 일반 NVM 입출력 큐(522) 또는 낮은 우선도 NVM 입출력 큐(523)의 입출력 요청들보다 먼저 처리될 수 있다. 커맨드(CMD1)에 대응하는 입출력 요청에 응답하여, FTL은 미션 크리티컬한 도메인의 메모리 블록들(예를 들어, 메모리 블록들(BLK0~BLKa))로부터 데이터를 읽거나 또는 그러한 메모리 블록들로 데이터를 기입할 수 있다. 이후, FTL은 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)의 완료 큐로 커맨드(CMD1)에 대응하는 완료 엔트리를 위치시킬 수 있다. 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)의 완료 큐의 완료 엔트리들은 일반 NVM 입출력 큐(522) 또는 낮은 우선도 NVM 입출력 큐(523)의 입출력 요청들보다 더 높은 우선도로(예를 들어, 먼저) 호스트(4100)로 제공될 수 있다.
상술된 방식으로, 스토리지 장치(4200)는 우선도가 높고 미션 크리티컬한 데이터에 대해 지정된 입출력 경로를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 스토리지 장치(4200)는 크리티컬 호스트 입출력 큐(511) 및 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)를 포함하는 입출력 경로를 우선도가 높고 미션 크리티컬한 데이터에 대한 호스트(4100)의 입출력 요청으로 제공할 수 있다.
다른 예를 들어, 일반 호스트 입출력 큐(512)의 커맨드(CMD2)에 대응하는 네임스페이스 및 일반 호스트 입출력 큐(513)의 커맨드(CMD3)에 대응하는 네임스페이스는 중요하거나 또는 중요하지 않을 수 있다. 일반 호스트 입출력 큐(512)를 포함하는 스토리지 컨트롤러 및 일반 호스트 입출력 큐(513)를 포함하는 스토리지 컨트롤러는 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 확인하고, 커맨드(CMD2)에 대응하는 네임스페이스 및 커맨드(CMD3)에 대응하는 네임스페이스가 미션 크리티컬하지 않은 것에 응답하여, 커맨드(CMD2)에 대응하는 입출력 요청 및 커맨드(CMD3)에 대응하는 입출력 요청을 NVM 입출력 큐들(520) 중 일반 NVM 입출력 큐(522) 또는 낮은 우선도 NVM 입출력 큐(523)에 위치시킬 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 일부 네임스페이스들은 동일한 데이터 중요도를 가질 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 이러한 네임스페이스들에 대한 입출력 요청을, 그들 각각의 우선도에 기반하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 제 1 네임스페이스는 미션 크리티컬한 데이터 중요도 및 높은 우선도를 갖고 그리고 제 2 네임스페이스는 미션 크리티컬한 데이터 중요도 및 낮은 우선도를 갖는 경우, 스토리지 장치(4200)는 제 1 네임스페이스와 관련된 입출력 요청을 제 2 네임스페이스와 관련된 입출력 요청보다 빠르게 처리할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 일부 네임스페이스들은 특정한 입출력 커맨드에 대해서만 미션 크리티컬하다고 지정될 수 있다. 예를 들어, 한 네임스페이스는 읽기 커맨드, 쓰기 커맨드, 또는 다른 입출력 커맨드들(예를 들어, 비교 커맨드, 또는 DSM(Data Storage Management) 커맨드 등) 중 일부에 대해서만 미션 크리티컬할 수 있다. 이에 따라, 상기 네임스페이스에 대한 모든 커맨드들이 크리티컬 NVM 입출력 큐(예를 들어, 521)에 위치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 커맨드(CMD1)는 쓰기 커맨드일 수 있고, 그리고 커맨드(CMD1)에 대응하는 네임스페이스는 읽기 명령에 대해서만 미션 크리티컬할 수 있다. 이러한 예시에서, 도시된 바와 달리, 커맨드(CMD1)에 대응하는 쓰기 요청은 크리티컬 NVM 입출력 큐(521)가 아닌 일반 NVM 입출력 큐(522)의 제출 큐 또는 낮은 우선도 NVM 입출력 큐(523)의 제출 큐에 위치될 수 있다. 또한, 커맨드(CMD1)에 대응하는 완료 엔트리는 일반 NVM 입출력 큐(522)의 완료 큐 또는 낮은 우선도 NVM 입출력 큐(523)의 완료 큐에 위치될 수 있다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 스토리지 장치(4200)의 동작 방법을 나타내는 순서도를 도시한다. 도 6 내지 도 11을 참조하면, 스토리지 장치(4200)는 S110 내지 S160 단계들을 수행할 수 있다.
S110 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 호스트(4100)로 네임스페이스들 각각에 대해 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 기능을 수행하는 것이 가능함을 알릴 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)의 관리 컨트롤러(4210)는 호스트(4100)로 네임스페이스들 각각에 대해 데이터 중요도 및 우선도를 지정할 수 있음을 포함하는 정보를 제공할 수 있다.
S120 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 상기 기능이 호스트(4100)에 의해 승인되었는지 판단할 수 있다. 예를 들어, S110 단계에서 스토리지 장치(4200)로부터 제공된 정보에 응답하여, 호스트(4100)는 상기 기능의 승인을 스토리지 장치(4200)로 요청할 수 있다. 호스트(4100)에 의해 상기 기능의 승인을 수신하는 것에 응답하여, 스토리지 장치(4200)는 S130 단계를 수행할 수 있다. 그렇지 않으면, 스토리지 장치(4200)는 S160 단계를 수행할 수 있다.S130 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 호스트(4100)의 관리자로부터 네임스페이스들(4221)의 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 요청을 수신할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)의 관리 컨트롤러(4210)는 상기 기능을 활성화할 수 있다. 스토리지 장치(4200)의 관리 컨트롤러(4210)는 호스트(4100)의 하이퍼바이저(4110)로부터, 네임스페이스들(4221) 중 적어도 하나의 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 요청을 수신할 수 있다.
S140 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 S110 단계에서 수신된 요청에 응답하여 생성할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)의 관리 컨트롤러(4210)는 S110 단계에서 수신된 요청에 기반하여, 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 생성하거나 또는 업데이트할 수 있다.
S150 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 메모리 블록들을 네임스페이스들의 데이터 중요도에 기반하여 다수의 도메인들로 파티션화할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 메모리 블록들(BLK0~BLKc)을 다수의 도메인들로 분할하고, 그리고 적어도 한 도메인을 미션 크리티컬한 데이터를 저장하기 위한 도메인으로 지정할 수 있다.
S160 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 네임스페이스들 데이터 중요도 및 우선도 없이 관리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 상기 기능을 비활성화할 수 있다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시 예들에 따라, 도 6의 호스트(4100)로부터 수신된 요청이 도 6의 스토리지 장치(4200)에 의해 수행되는 방법을 나타내는 순서도를 도시한다. 도 6 내지 도 12를 참조하면, 스토리지 장치(4200)는 S210 내지 S230 단계들을 수행할 수 있다.
S210 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 호스트(4100)로부터 커맨드 및 어드레스를 수신할 수 있다.
S220 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 S210 단계에서 수신된 커맨드 및 어드레스에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)을 확인할 수 있다.
S230 단계에서, 스토리지 장치(4200)는 네임스페이스 매핑 테이블(NSMT)에 기반하여, 적절한 호스트 입출력 큐 및 NVM 입출력 큐로 수신된 커맨드에 대응하는 요청을 핸들링할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(4200)는 도 9 및 도 10을 참조하여 상술된 방식과 유사하게, S230 단계를 수행할 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 호스트(4100) 및 스토리지 장치(4200) 사이에서, 관리 컨트롤러(4210)의 관리 큐를 통해, 네임스페이스들(4211) 각각의 데이터 중요도 및 우선도를 지정할 수 있는 호스트-스토리지 인터페이스가 제공될 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(4220)의 입출력 큐들(예를 들어, NVM 입출력 큐들(520)) 간 중재 정책은 스토리지 장치(4200) 내 스토리지 컨트롤러들(4211~421m) 각각에 부착된 네임스페이스들의 중요도 및 우선도로부터 도출될 수 있다. 스토리지 장치(4200)는 네임스페이스들의 중요도 및 우선도에 기반하여 입출력 요청의 순서를 조정함으로써, 미션 크리티컬한 데이터의 액세스를 모든 조건들 하에서 보장할 수 있다. 또한, 스토리지 장치(4200)에 저장된 미션 크리티컬한 데이터의 읽기 응답 시간이 개선될 수 있다.
몇몇 실시 예들에 있어서, 스토리지 장치(4200)는 불휘발성 메모리 장치(4220)의 입출력 큐들을 중요도 및 우선도에 기반하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(4220)의 몇몇 입출력 큐들(예를 들어, 크리티컬 NVM 입출력 큐(521))은 호스트(4100) 및 스토리지 장치(4200) 사이의 통신을 위한 몇몇 입출력 큐들(예를 들어, 크리티컬 호스트 입출력 큐들(511, 514))로 매핑(또는 지정)될 수 있고, 이로 인해 중요한 데이터의 관리 및 액세스를 위한 엔드-투-엔드 경로가 호스트(4100)로 프로비저닝(provisioning)될 수 있다.
상술된 내용은 본 개시를 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 개시는 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 개시는 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 개시의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1100, 3100, 4100: 호스트
1200, 3200, 4200: 스토리지 장치
1200, 3200, 4200: 스토리지 장치
Claims (10)
- 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법에 있어서:
호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리는 단계;
상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하는 단계;
상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하는 단계;
상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하는 단계; 및
상기 제 1 요청에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 단계를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 단계는:
상기 제 1 네임스페이스에 대해 제 1 데이터 중요도를 매핑하는 단계;
상기 제 1 네임스페이스에 대해 제 1 우선도를 매핑하는 단계를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 단계는 상기 제 1 네임스페이스에 대해, 상기 스토리지 장치에 포함된 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들 중 어느 하나를 매핑하는 단계를 더 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 호스트로부터 제 2 네임스페이스에 대한 읽기 커맨드를 수신하는 단계;
상기 네임스페이스 매핑 테이블을 확인하는 단계; 및
상기 네임스페이스 매핑 테이블에 기반하여, 상기 읽기 커맨드를 제 1 호스트 입출력 큐 및 제 1 NVM 입출력 큐로 핸들링하는 단계를 더 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 네임스페이스 매핑 테이블에 기반하여, 상기 읽기 커맨드를 상기 스토리지 장치 및 상기 호스트 사이의 통신을 위한 제 1 호스트 입출력 큐 및 상기 불휘발성 메모리 장치와의 통신을 위한 제 1 NVM 입출력 큐를 사용하여 핸들링하는 단계는:
상기 제 2 네임스페이스로 지정된 스토리지 컨트롤러가 상기 스토리지 장치에 포함된 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들 중 제 1 컨트롤러인 것에 응답하여, 상기 제 1 컨트롤러에 포함된 상기 제 1 호스트 입출력 큐로 상기 읽기 커맨드를 위치시키는 단계; 및
상기 제 2 네임스페이스의 데이터 중요도가 제 1 중요도인 것에 응답하여, 상기 읽기 커맨드에 대응하는 입출력 요청을 상기 제 1 NVM 입출력 큐에 위치시키는 단계를 포함하되,
상기 제 1 호스트 입출력 큐의 상기 읽기 커맨드가 처리되는 순서는 상기 제 1 중요도에 기반하여 결정되고, 그리고
상기 제 1 NVM 입출력 큐의 상기 읽기 커맨드에 대응하는 입출력 요청이 처리되는 순서는 상기 제 1 중요도에 기반하여 결정되는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 불휘발성 메모리 장치의 메모리 블록들을 하나 이상의 도메인들로 분할하는 단계;
상기 하나 이상의 도메인들 중 제 1 도메인을 제 1 데이터 중요도에 지정하는 단계; 및
상기 제 1 도메인에 포함된 메모리 블록들을 관리하는 단계를 더 포함하되,
상기 제 1 데이터 중요도가 미션 크리티컬한 것에 응답하여, 상기 제 1 도메인은 높은 신뢰도를 갖는 메모리 블록들을 포함하도록 구성되는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 도메인에 포함된 메모리 블록들을 관리하는 단계는:
상기 제 1 데이터 중요도가 미션 크리티컬한 것에 응답하여, 상기 제 1 도메인에 포함된 자유 메모리 블록들을 모니터링하는 단계; 및
상기 제 1 도메인에 포함된 자유 메모리 블록들이 임계값 이하인 것에 응답하여, 상기 하나 이상의 도메인들 중 제 2 데이터 중요도에 지정된 제 2 도메인의 자유 메모리 블록들을 상기 제 1 도메인으로 다시 지정하는 단계를 포함하되,
상기 제 2 데이터 중요도는 상기 제 1 데이터 중요도와 상이한 스토리지 장치의 동작 방법. - 하나 이상의 스토리지 컨트롤러들;
불휘발성 메모리 장치; 및
호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리고;
상기 호스트로부터 상기 제 1 기능의 승인을 수신하고;
상기 제 1 기능이 승인되는 것에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하고;
상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 네임스페이스에 대한 데이터 중요도 및 우선도를 지정하기 위한 제 1 요청을 수신하고; 그리고
상기 제 1 요청에 응답하여, 네임스페이스 매핑 테이블을 생성하는 관리 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치. - 하나 이상의 도메인들로 분할되는 복수의 메모리 블록들을 포함하는 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법에 있어서:
호스트로 상기 불휘발성 메모리 장치의 네임스페이스들로 데이터 중요도 및 우선도를 지정하는 제 1 기능이 가능함을 알리는 단계;
상기 호스트의 활성화 요청에 응답하여, 상기 제 1 기능을 활성화하는 단계;
상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 1 데이터 중요도 및 제 1 우선도를 갖는 제 1 네임스페이스에 대한 제 1 데이터의 쓰기 커맨드를 수신하는 단계; 및
상기 제 1 데이터의 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 제 1 데이터를 상기 하나 이상의 도메인들 중 상기 제 1 데이터 중요도에 지정된 제 1 도메인에 포함된 하나 이상의 메모리 블록들 중 어느 하나에 쓰는 단계를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 호스트로부터 상기 네임스페이스들 중 제 2 데이터 중요도 및 제 2 우선도를 갖는 제 2 네임스페이스에 대한 제 2 데이터의 쓰기 커맨드를 수신하는 단계; 및
상기 제 2 데이터의 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 제 2 데이터를 상기 하나 이상의 도메인들 중 상기 제 2 데이터 중요도에 지정된 제 2 도메인에 포함된 하나 이상의 메모리 블록들 중 어느 하나에 쓰는 단계를 더 포함하되,
상기 제 2 데이터 중요도 및 상기 제 1 데이터 중요도는 서로 상이하고, 그리고
상기 제 1 도메인 및 상기 제 2 도메인은 서로 상이한 스토리지 장치의 동작 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |