ESP: Improving Performance and Lifetime of High-Capacity 3D Flash Storage Using an Erase-Free Subpage Programming Technique

최근 대용량 3D NAND 플래시 메모리는 지속적으로 물리적인 페이지의 크기를 증가시키고 있다. 큰 크기의 페이지는 플래시 메모리의 용량을 늘리는 데는 유용하지만 작은 크기의 쓰기 요청이 지배적인 대부분의 응용에서 스토리지 시스템의 성능과 수명을 심각하게 저하시킨다. 본 논문은 작은 크기의 쓰기 요청을 처리하기 위해 동일한 페이지에 대하여 여러 번 순차적으로 쓰기 동작을 수행할 수 있는 ESP(Ease-Free Sub-Page Programming)라고 하는 새로운 NAND 쓰기 방식을 제안한다. ESP 방식은 데이터의 에러 특성을 활용하여 데이터 손실 없이 서브페이지 단위의 쓰기 동작을 구현함으로써 작은 쓰기로 인한 내부 단편화를 제거하여 스토리지 시스템의 가비지컬렉션 오버헤드를 줄일 수 있다. ESP를 지원하는 FTL(subFTL)을 구현하여 개선 효과를 검증한 결과 subFTL은 플래시 기반 저장장치 시스템의 IOPS와 수명을 각각 최대 74%와 177%까지 향상시켰다.