NAND 플래시 메모리용 B+트리의 인덱스 버퍼를 위한 효율적인 고장회복 관리기법

Abstract

최근 NAND 플래시 메모리는 빠른 속도와 저 전력 소비라는 특징 때문에 차세대 저장장치의 소재로써 주목 받고 있다. 따라서 오늘날 다양한 저장 장치의 저장 매체가 하드디스크에서 플래시 메모리 기반의 SSD(solid state disk)로 대체되고 있다. 그러나 SSD는 플래시 메모리의 쓰기 전 소거 구조(erase-before-write architecture)와 비대칭 읽기 쓰기 연산 속도의 특성을 가지고 있기 때문에, 같은 지역에 집중적인 쓰기 연산을 발생하는 B트리를 구축하는 것은 많은 비용을 야기 할 것이다. 따라서 B트리 구축의 비용을 줄이기 위해 색인 버퍼를 이용한 방법들이 제안되어 왔다. 그러나 이러한 방법들은 전원 차단 시 버퍼에 유지되어 있던 색인 데이터를 유실하기 때문에 고장 회복의 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 NAND 플래시 메모리용 B트리의 인덱스 버퍼를 위한 효율적인 고장회복 관리 기법을 소개한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 루트노드의 데이터가 갱신될 때 마다 검사점(checkpoint)을 두고 버퍼의 모든 색인 데이터들을 SSD로 커밋(commit)하기 때문에 고장 시점으로부터 마지막 커밋 시점으로 복구할 수 있다. 또한 본 알고리즘에 그림자 페이징(shadow paging) 정책을 적용하여 커밋 연산을 할 때 제자리갱신(overwrite)연산의 횟수를 줄였다. 이 방법은 복구를 할 때 쓰기 연산의 횟수를 줄여주기 때문에 고장회복의 속도를 향상시킬 수 있다. 결과적으로 제안하는 알고리즘은 SSD상에서 B트리를 구축할 때 작은 오버헤드로 안정적인 B트리를 구축 할 수 있을 뿐만 아니라 고장 회복을 위한 복구 시간을 줄였다. 또한 다양한 실험을 통하여 본 기법이 기존에 제안되었던 기법보다 SSD 상에서 좋은 성능을 보이는 것을 증명한다.