플래시 파일 시스템

3. 플래시 파일 시스템의 종류

플래시 메모리는 데이터를 쓰기 전에 블록을 지워야 하고, 탐색 대기 시간이 없으며, 특정 블록에 쓰기가 반복되면 마모되는 특성을 지니고 있다. 이러한 특성 때문에 일반적인 파일 시스템을 플래시 메모리에 그대로 사용하기는 어렵다. 따라서 플래시 메모리의 문제점을 해결하고 효율적인 데이터 관리를 위해 다양한 플래시 파일 시스템이 개발되었다.

플래시 기반 메모리 장치는 모바일 장치 사용 증가, 가격 하락, 용량 증가 등으로 인해 점점 더 널리 사용되고 있다.

3. 1. 로그 구조 파일 시스템 (Log-structured File System)

3. 2. F2FS (Flash-Friendly File System)

3. 3. JFFS, JFFS2, YAFFS (리눅스 환경)

3. 4. UBIFS (리눅스 환경)

3. 5. LogFS (리눅스 환경)

4. 플래시 변환 계층 (FTL, Flash Translation Layer)

블록 장치 계층은 범용 파일 시스템이 플래시 기반 저장 장치에서 사용될 수 있도록 디스크 드라이브를 에뮬레이트할 수 있지만, 다음과 같은 이유로 최적은 아니다.

• 블록 지우기: 플래시 메모리 블록은 쓰기 전에 명시적으로 지워야 한다. 블록을 지우는 데는 상당한 시간이 걸릴 수 있으므로, 장치가 유휴 상태일 때 사용하지 않는 블록을 지우는 것이 좋다.
• 임의 접근: 범용 파일 시스템은 탐색 비용이 높기 때문에 가능한 한 디스크 탐색을 피하도록 최적화되어 있다. 플래시 메모리 장치는 탐색 대기 시간을 부과하지 않는다.
• 웨어 레벨링: 플래시 메모리 장치는 단일 블록이 반복적으로 덮어쓰여질 때 마모되는 경향이 있다. 플래시 파일 시스템은 쓰기를 균등하게 분산하도록 설계되었다.

5. 역사

최초의 플래시 파일 시스템은 이스라엘의 M-Systems가 개발한 TrueFFS로, 1992년 7월 캘리포니아주 산타클라라에서 열린 PC-Card 엑스포에서 소프트웨어 제품으로 선보였으며 1993년에 특허를 받았다.^[4] TrueFFS는 플래시 메모리를 자유롭게 쓰기 가능한 디스크처럼 사용할 수 있도록 해주는 기술이었다.

초창기 플래시 파일 시스템 중 하나는 1992년 가을에 출시된 마이크로소프트의 FFS2로, MS-DOS와 함께 사용되었다.^[5] FFS2에 앞서 "FFS"라는 이전 제품이 있었지만, 자유롭게 쓰기 가능한 디스크가 아닌 WORM(Write Once Read Many) 공간으로 플래시 어레이를 관리하여 플래시 파일 시스템에는 미치지 못했다.

1994년경, 산업 단체인 PCMCIA는 M-Systems의 TrueFFS 설계를 기반으로 한 ''플래시 변환 계층''(FTL) 사양을 승인했다. 이 사양은 M-Systems와 SCM 마이크로시스템즈가 공동으로 작성하고 제안했으며, FTL의 최초 작동 구현을 제공했다. 인텔의 지지를 받은^[6] FTL은 PCMCIA 외 미디어에서도 널리 사용되는 플래시 파일 시스템 설계가 되었다.

6. 유니온 파일 시스템(Union filesystems)

OverlayFS, UnionFS, 그리고 aufs는 여러 파일 시스템을 결합하여 사용자에게 단일 트리로 제공할 수 있는 유니온 파일 시스템이다. 이를 통해 시스템 설계자는 일반적으로 읽기 전용인 운영 체제의 일부를 일반적인 읽기-쓰기 영역과 다른 미디어에 배치할 수 있다. OpenWrt는 일반적으로 FTL 없이 원시 플래시 칩에 설치된다. 이는 압축된 읽기 전용 SquashFS와 JFFS2를 결합하기 위해 OverlayFS를 사용한다.

참조

_[1] 웹사이트 Optimizing Linux with cheap flash drives https://lwn.net/Arti[...] LWN.net 2011-02-18
_[2] 웹사이트 Phison's USBkey controller PS2251-63 http://www.phison.co[...] 2011-05-26
_[3] 문서 OpenNFM: An open source NAND FTL for SSD and embedded storage module https://code.google.[...]
_[4] 특허 Flash file system, Amir Ban
_[5] 웹사이트 Microsoft FFS2 patent http://patft.uspto.g[...] 2009-01-09
_[6] 웹사이트 Understanding the Flash Translation Layer (FTL) Specification http://staff.ustc.ed[...] Intel 1998-12-01
_[7] 웹사이트 UBIFS http://lwn.net/Artic[...] LWN 2008-04-02
_[8] 웹사이트 UBI: Fastmap request for inclusion https://lwn.net/Arti[...] LKML 2012-09-24
_[9] 웹사이트 JFFS2, UBIFS, and the growth of flash storage https://lwn.net/Arti[...] LWN 2012-12-11
_[10] 웹사이트 Filesystems and storage http://www.h-online.[...] The H 2013-01-21
_[11] 웹사이트 An f2fs teardown https://lwn.net/Arti[...] LWN.net 2012-10-10
_[12] 웹사이트 Optimizing Linux with cheap flash drives http://lwn.net/Artic[...] LWN.net 2011-02-18
_[13] 문서 Phison's USBkey controller PS2251-63 http://www.phison.co[...]
_[14] 문서 OpenNFM: An open source NAND FTL for SSD and embedded storage module https://code.google.[...]
_[15] 특허 Flash file system, Amir Ban
_[16] 웹사이트 Microsoft FFS2 patent http://patft.uspto.g[...]
_[17] 웹사이트 Understanding the Flash Translation Layer (FTL) Specification http://staff.ustc.ed[...] Intel 1998-12-01
_[18] 웹사이트 UBIFS http://lwn.net/Artic[...] LWN 2008-04-02
_[19] 웹사이트 UBI: Fastmap request for inclusion http://lwn.net/Artic[...] LKML 2012-09-24
_[20] 웹사이트 JFFS2, UBIFS, and the growth of flash storage http://lwn.net/Artic[...] LWN 2012-12-11
_[21] 웹사이트 Filesystems and storage http://www.h-online.[...] The H 2013-01-21
_[22] 웹사이트 An f2fs teardown https://lwn.net/Arti[...] LWN.net 2012-10-10