비휘발성 메모리의 마모도 평준화를 위한 레드블랙 트리 (A Swapping Red-black Tree for Wear-leveling of Non-volatile Memory)

서지정보

· 발행기관 : 한국인터넷방송통신학회
· 수록지 정보 : 한국인터넷방송통신학회 논문지 / 19권 / 6호 / 139 ~ 144페이지
· 저자명 : 정민성, 이은지

초록

비휘발성 메모리는 높은 용량과 DRAM에 준하는 수준의 접근 성능을 제공하여 차세대 메모리 기술로 각광을받고 있다. 최근 미국 반도체 시장을 중심으로 비휘발성 메모리가 상용화 되면서 그 활용 방법에 대한 관심은 더욱 고조되고 있다. 그러나 비휘발성 메모리는 쓰기 연산 시 셀이 마모되는 물리적 특성을 가지고 있어 마모 평준화를 수행하지않으면 특정 셀의 과도한 마모로 메모리의 용량이 감소되는 현상이 발생할 수 있다. 본 논문은 현재 균형 이진 탐색트리로 널리 사용되고 있는 레드-블랙 트리(Red-black tree)가 비휘발성 메모리 위에서 동작할 때 잦은 리밸런싱 동작이 트리의 상위 레벨 노드들의 빈번한 쓰기를 발생시켜 특정 셀의 마모를 가속화 시킨다는 것을 관찰하고, 이를 해결하기위한 새로운 형태의 레드-블랙 트리를 제안한다. 실제 시스템에서 추출한 레드-블랙 트리 접근 트레이스를 활용한 성능평가에서 제안된 레드-블랙 트리는 기존 자료구조 대비 셀 간의 쓰기 횟수 편차를 최대 12.5% 감소시킴을 보여주었다.

영어초록

For recent decades, Non-volatile Memory (NVM) technologies have been drawing a high attention both in industry and academia due to its high density and short latency comparable to that of DRAM. However, NVM devices has write endurance problem and thus the current data structures that have been built around DRAM-specific features including unlimited program cycles is inadequate for NVM, reducing the device lifetime significantly. In this paper, we revisit a red-black tree extensively adopted for data indexing across a wide range of applications, and make it to better fit for NVM.
Specifically, we observe that the conventional red-black tree wears out the specific location of memory because of its rebalancing operation to ensure fast access time over a whole dataset. However, this rebalancing operation frequently updates the long-lived nodes, which leads to the skewed wear out across the NVM cells. To resolve this problem, we present a new swapping wear-leveling red-black tree that periodically moves data in the worn-out node into the young node. The performance study with real-world traces demonstrates the proposed red-black tree reduces the standard deviation of the write count across nodes by up to 12.5%.

참고자료

· 없음