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임베디드 기기에서 플래시 메모리의 사용량이 증가하고, 임베디드 기기가 여러 computing 환경에서 점점 중요한 위치를 점함에 따라 임베디드 파일 시스템의 보안이 중요한 문제가 된다. 또한 임베디드 기기의 경우 휴대성이 좋은 반면 분실의 위험도 크고, 분실한 경우 기기 내부의 플래시 메모리에 중요 정보가 있다면 사용자에게 큰 손실을 야기할 수 있다. 이처럼 다양한 상황에서 임베디드 기기 내부의 플래시 파일 시스템의 보안성을 향상시키기 위해 암호화 플래시 파일 시스템을 설계 및 구현 하였다. 이를 위해 현재 많이 사용되는 YAFFS 파일 시스템을 수정하였다. 수정된 YAFFS 암호화 파일 시스템을 통해 임베디드 기기의 보안성을 한 층 강화할 수 있다.

As the amount of flash memory being used in embedded device is increased and embedded devices become more in many computing environments, embedded file system security becomes more important issue. Moreover embedded devices can be easily stolen or lost because of it’s high portability. If the lost embedded device has very important information, there’s no means to protect it except data encryption. For improving embedded devices’ security this paper propose design and implementation of flash cryptographic file system. For this purpose YAFFS is used. By the modified YAFFS cryptographic file system, the security of embedded devices can be improved.

NAND flash memory-based embedded systems are becoming increasingly common. These embedded systems have to provide a fast boot time. In this paper, we have designed and proposed a flash file system for embedded systems that require fast booting. By using a Flash Image Area, which keeps the latest flash memory information such as types and status of all blocks, the file system mounting time can be reduced significantly. We have shown by experiments that our file system outperforms YAFFS and RFFS.

비휘발성, 저전력 소모, 안정성 등의 장점을 가진 NAND 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화, 저가격화를 통하여 다양한 디지털시스템의 데이터 저장장치로 사용되고 있다. 플래시 메모리의 다양한 분야에서의 응용 확대와 동시에 플래시 메모리의 대용량화는 플래시 메모리의 주소 변환 테이블의 전체 크기를 증가시켜 SRAM에 저장하기에 용량이 부족한 문제점을 발생시킨다. 본 논문에서는 하이브리드 변환 기법 기반의 플래시 메모리 파일 시스템에서 페이지 주소 캐시를 이용한 효율적인 주소 테이블 관리 정책을 제안한다. 제안하는 기법은 다양한 메타 데이터 기반의 전체 테이블의 정보를 맵블록을 이용하여 효율적으로 통합 관리함으로써 높은 성능을 유지할 수 있다. PC 환경에서의 다양한 응용프로그램을 실험한 결과 제안하는 페이지 주소 캐시는 2.5% 이하의 낮은 미스율로 높은 효율성을 유지하며 전체 쓰기 연산 요청에서 평균 33%의 실제 쓰기 연산의 실행으로 전체 쓰기 연산에서 발생하는 오버헤드를 줄여 주었다.

Flash memory has been used by many digital devices for data storage, exploiting the advantages of non-volatility, low power, stability, and so on, with the help of high integrity, large capacity, and low price. As the fast growing popularity of flash memory, the density of it increases so significantly that its entire address mapping table becomes too big to be stored in SRAM. This paper proposes the associated page address cache with an efficient table management scheme for hybrid flash translation layer mapping. For this purpose, all tables are integrated into a map block containing entire physical page tables. Simulation results show that the proposed scheme can save the extra memory areas and decrease the searching time with less 2.5% of miss ratio on PC workload and can decrease the write overhead by performing write operation 33% out of total writes requested.

Nowadays, NAND flash memory has become major storage in building portable information devices because of its non-volatility, shock-resistance, energy-friendly, and robust access time for read operations. One drawback of the flash memory file system is how to provide efficient roll back or crash recovery. This type of observation motivates our research on the investigation of crash recovery of flash-memory file systems. In this paper, we introduced a concept of shadow paging and presented a crash recovery scheme for log-based file systems over flash memory using shadow paging. In this paper a scheme is proposed for the crash recovery for log-based file systems over flash memory using shadow paging. We have also described the initialization and mounting of flash memory and we have given brief background on flash memory management like wear leveling, flash translation layer (FTL) and flash file system such as FAT/FAT32, ExFAT, JFFS2, LogFS and YAFFS. In addition, we have improved the Wear-Levelling of Garbage Collection Algorithms such as CATA, Greedy, and Cost Benefit by improving the flash memory device information.

낸드 플래시 메모리를 사용하는 모바일 기기는 특성 상 안정적인 전원공급을 보장받지 못하기 때문에 낸드 플래시 메모리 파일 시스템은 안정성 확보를 위한 대책을 마련해야 한다. 대표적인 낸드 플래시 메모리 전용 파일 시스템으로 JFFS2와 YAFFS가 있는데, JFFS2는 안정적이지만 마운트 되는데 걸리는 속도가 느린 문제 가 있다. 반면, YAFFS는 JFFS2에 비해 상대적으로 마운트 속도의 성능이 우수하지만, 안정성에 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 기본적인 성능이 우수한 YAFFS를 기반으로 예기치 않은 정전과 같은 상황이 발생하여도 파일 시스템이 오동작하지 않고, 일관성 있게 복구가 가능하도록 낸드 플래시 메모리를 위한 파일 시스템의 안정성 향상 기법을 설계 및 구현하였다. 파일 수정 시 무효화 처리 대신 버전에 의한 관리로 파일 시스템의 안정성 및 성능을 향상시켰으며, 클리닝 프로세스 정책에 의해 메모리 소비량이 필요없이 커지지 않도록 하였다. 그 결과, 안정성 테스트를 수행하여 본 논문에서 제안한 기법이 낸드 플래시 메모리 파일 시스템의 안정성을 향상시킨 것과 파일 수정 시 쓰기 속도가 YAFFS보다 약 33% 우수하게 향상된 것을 확인하였다.

Due to the fact that mobile products using the NAND flash memory have unstable power supply, the file system for the NAND flash memory requires mechanism to guarantee stability. JFFS2 and YAFFS are widely known as file systems for the NAND flash memory. The former is stable but slower in mounting operation; the letter has superior performance in mounting, but it has stability problem. In this thesis, we designed and implemented YAFFS-based file system to remove malfunction problem after crash and to recover it with consistency. The stability and performance of file system for the NAND flash memory are enhanced through managing page version instead of invalidating page when a file is modified. Also implemented the cleaning process to optimize memory usage. Robustness and power failure tests are performed to confirm stability of file system. The tests show that the throughput in modifying file has been improved approximately 33% compared to YAFFS.

플래시 메모리는 내장형 기기에 적합한 저장매체로 다양한 응용분야에 사용되어 왔다. 특히, 최근 내장형 기 기가 필요로 하는 저장매체의 용량이 증가하면서 기존에 주로 사용되어 왔던 NOR 플래시 메모리에 비해 집적 도가 높고 비용이 저렴한 NAND 플래시 메모리의 이용이 증가하고 있다. 하지만 이전까지의 플래시 메모리 파 일시스템에 대한 연구는 주로 NOR 플래시 메모리에 초점이 맞추어져 있었으며 NAND 플래시 메모리에 적합한 플래시 전용 파일시스템에 대한 연구는 미진했다. 이에 본 논문에서는 파일시스템에서 NAND 플래시 메모리를 효율적으로 사용할 수 있도록 접근계층을 설계하고 구현하였으며, 이 접근계층을 바탕으로 NAND 플래시 메모 리 전용 파일시스템을 설계하고 구현하였다. 구현된 파일시스템은 기존에 연구되어진 플래시 메모리 전용 파일 시스템에 비해 최대 50% 정도 향상된 성능을 보이고 있다.

The flash memory have been used diverse applications as suitable storage medium for embedded devices. Especially, as capacity of storage mediums which are needed by embedded devices increases recently, utilization of the NAND flash memory is increased because this memory is cheaper and more density than the existing NOR flash memory which is mainly used. Previous researches into flash memory file systems mainly focuses on NOR flash memory. However, researches into file systems for NAND flash memory only are insufficient. Thus, this papers designs and implements access layers in order that file systems can use efficiently NAND flas memory. The developed file system shows maximum 50% improved performance rather than previous researched file systems for flash memory only.

인터넷의 급속한 발달과 네트워크의 고속화로 인해 통신 기술이 발전하고 새로운 제품과 통신 장비들이 개발되고 있다. 또한 최근에 장비의 특성에 따라 최적화 되어있는 공개운영체제인 리눅스를 탑재한 임베디드 시스템의 개발이 가속화 되고 있다. 임베디드 시스템은 장비의 기능을 제어하고 활용할 수 있는 임베디드 운영체제를 포팅하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 네트워크 기능을 이용하고 제어하기 위해 임베디드 리눅스인 uCliunx를네트워크 장비에 포팅하고 포팅된 운영체제를 기반으로 라우터의 기능을 수행하도록 하기 위한 시스템 및 응용프로그램의 설계 및 구현에 관하여 논하였다.

F2FS는 SSD(Solid State Drive)를 위한 파일시스템 중의 하나로서 리눅스 운영체제의 커널에 채용되어 널리 사용되고 있다. F2FS는 플래시 메모리의 특성을 반영하여 성능을 높이기 위한 여러 가지 방안들을 적용하였는데, 그 중의 하나가 파일별 데이터 블록들의 주소 정보를 관리하는 인덱스 구조의 개선이다. 본 논문에서는 F2FS의 인덱스 구조를 더욱 개선하여 성능을 높이는 방안을 제시하였다. F2FS는 모든 인덱스 블록들에 대하여 논리적 번호로 기록하고 이것을 물리적 번호로 매핑하는 테이블을 사용한다. 본 논문에서는 인덱스 블록들 중에서 끝단의 블록만 논리적 번호를 적용하고 앞단의 블록들은 물리적 번호를 직접 적용함으로써, 데이터 블록 접근시에 매핑 테이블을 검색하는 회수를 기존의 1~4회에서 1~2회로 줄일 수 있음을 보여주었다.

As an efficient file system for SSD(Solid State Drive), F2FS is employed in the kernel of Linux operating system. F2FS applies various methods to improve performance by reflecting the characteristics of flash memory. One of them is improvement of the index structure that contains addresses of data blocks for each file. This paper presents a method for further improving performance by modifying the index structure of F2FS. F2FS manages all index blocks as logical numbers, and an address mapping table is used to find the physical block addresses of index blocks on flash memory. This paper shows performance improvement by applying logical numbers to the last level index blocks only. The count of mapping table search for a data block access is reduced to 1~2 from 1~4.

In this paper, we propose a file system for flash memory which remedies shortcomings of existing flash memory file systems. Besides supporting large block size, the proposed file system reduces time in initializing file system significantly by adopting logical address comprised of erase block number and bitmap for pages in the block to find a page. The file system is suitable for embedded systems with limited main memory since it has small in-memory data structures. It also provides efficient management of obsolete blocks and free blocks, which contribute to the reduction of file update time. Finally the proposed file system can easily configure the maximum file size and file system size limits, which results in portability to emerging larger flash memories. By conducting performance evaluation studies, we show that the proposed file system can contribute to the performance improvement of embedded systems.

NAND 플래시 메모리는 저전력 소비, 비휘발성, 읽기 속도의 향상 등의 장점이 있다. 그러나 제자리 덮어쓰기(in-place-update)가 불가능하고 지우는 횟수에 제한이 있으며 페이지 단위로 연산이 수행되는 단점이 있다. 이러한 NAND 플래시 메모리를 위한 전용 파일 시스템으로 YAFFS가 개발되었지만 여러 가지 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 빠른 복구를 위한 기법, 효율적인 데이터 갱신 기법 그리고 균등한 메모리 사용을 위한 플레인 지움 정책을 사용하는 파일 시스템을 제안한다. 전원 오류 발생시, 로그 정보를 사용하여 빠른 복구를 지원한다. 그리고 플래시 메모리의 효율적인 사용을 위해 데이터 쓰기 양을 최소화하고 이를 위해 새로운 메타 데이터 구조를 제안한다. 또한 플레인 지움 정책은 플래시의 균등 사용과 임베디드 시스템의 제한된 자원을 고려하여 연산을 최소화한다. 제안된 기법들의 성능을 실험을 통해 증명하고 그 결과를 분석한다.

NAND flash memory has advantages of non-volatility, little power consumption and fast access time. However, it suffers from inability that dose not provide to update-in-place and the erase cycle is limited. Moreover, the unit of read and write operations is a page. A NAND flash file system called YAFFS has been proposed. But YAFFS has several problems to be addressed. In this paper, the Reliable Flash File System(RFFS) for NAND flash memory is designed and evaluated. In designing a file system, the following four issues must be considered in particular for the design: (i) to minimize a repairing time when the system fault occurs, (ii) to balance the number of block erase operations by offering wear leveling policy, and (iii) to reduce turnaround time of memory operations by reducing the amount of data written. We demonstrate and evaluate the performance of the proposed schemes.

As the development of an information technique, gradually, mobile device is going to be miniaturized and operates at high speed. By such the requirements, the devices using a flash memory as a storage media are increasing. The flash memory consumes low power, is a small size, and has a fast access time like the main memory. But the flash memory must erase for recording and the erase cycle is limited. JFFS is a representative filesystem which reflects the characteristics of the flash memory. JFFS to be consisted of LSF structure, writes new data to the flash memory in sequential, which is not related to a file size. Mounting a filesystem or an error recovery is achieved through the sequential approach. Therefore, the mounting delay time is happened according to the file system size. This paper proposes a MJFFS to use a multi-checkpoint information to manage a mass flash file system efficiently. A MJFFS, which improves JFFS, divides a flash memory into the block for suitable to the block device, and stores file information of a checkpoint structure at fixed interval. Therefore mounting and error recovery processing reduce efficiently a number of filesystem access by collecting a smaller checkpoint information than capacity of actual files. A MJFFS will be suitable to a mobile device owing to accomplish fast mounting and error recovery using advantage of log foundation filesystem and overcoming defect of JFFS.

Recently NAND flash memory has been found to be the primary cause of low performance in the smart device. NAND flash memory is different from each other the execution time of I/O operations that flash file system is required. Therefore, it is necessary to compare and analyze the flash file system I/O performance for the efficient I/O on smart device. In this paper, it was tested and analyzing the I/O performance of the YAFFS2, JFFS2, UBIFS. Experimental results most read I/O performance is good, but the writing I/O performance is not good. For UBIFS, showed a more good I/O performance compared to other flash file system.

리눅스 환경의 임베디드 시스템에 탑재된 파일 시스템은 미니 하드 디스크 또는 플래시 메모리를 미디어로 채택하고 있다. 이러한 장치에 구현되는 파일 시스템의 종류는 임베디드 운영체제에 따라 다양하게 존재한다. 그런데 임베디드 시스템이 파일 시스템 의존도가 커질수록 이 파일 시스템 종류의 선택이 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 임베디드 시스템의 FAT과 Ext2 파일 시스템에서 성능을 비교 분석한다. 그래서 어떤 경우에 어느 파일 시스템이 우수한지에 대하여 고찰한다. 이 결과는 리눅스 환경의 임베디드 시스템에서 플래시 파일 시스템의 선택에 도움이 될 것이다.

The embedded systems on linux environment, commonly equip a file system as mini hard disk or flash memory to keep data. The types of the file system of the system are various according to it's operating system. Anyway, the more embedded system depends on the file system, the selection of the type of the file system effects more on the performance of the system. This thesis performs the performance benchmark of a FAT and Ext file systems. As the result, it is discussed that what file system is better at which case. These results are helpful at the selection of flash file system of the embedded systems on linux environment.

최근 플래시 메모리는 임베디드 시스템과 휴대용 기기 등에서 많이 사용되고 있다. 그 중 NAND 플래시 메모리는 대용량화가 가능해 NOR 플래시 메모리보다 더 많이 사용되고 있다. NAND 플래시 파일 시스템을 개발하기에 앞서 파일 시스템의 할당과 가비지 컬렉션 정책을 시험하기 위해서, 또는 실제 플래시 메모리에서 수행하기 힘든 지움 횟수 측정 실험을 하기 위해서 플래시 파일 시스템 시뮬레이터를 구현하여 실험을 한다. 하지만 이 시뮬레이터는 제한된 성능 비교를 할 수 밖에 없는 약점을 지니고 있다. 이 때문에 어느 한 성능 개선을 위해 제안한 기법으로 인해서 다른 성능이 저하될 수 있지만 이를 간과할 수도 있다. 본 논문에서는 NAND 플래시 파일 시스템의 전체적인 성능 평가를 수행할 수 있는 시뮬레이터를 설계하고 구현한다.

플래시 메모리는 비휘발성, 저 전력, 빠른 입출력, 충격에 강함 등과 같은 많은 장점을 가지고 있으며 모바일 기기에서의 저장 매체로 사용이 증가 되고 있다. 뿐만 아니라 기존 하드디스크를 대체하는 용도로도 사용하고 있다. 하지만 제자리 덮어쓰기가 불가능하고 지움 연산의 단위가 크다는 제약 및 블록의 지움 횟수 제한이 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해 YAFFS와 같은 로그 구조 기반의 플래시 파일 시스템들이 개발 되었다. YAFFS와 같은 로그 구조 기반의 플래시 파일 시스템은 마운팅시에 시스템에 필요한 데이터들을 얻기 위해 전체 플래시 메모리를 읽어야 한다. 이러한 파일 시스템의 마운팅 과정은 전체 시스템의 부팅 시간을 지연시킨다. 본 논문에서는 위와 같은 문제점 해결을 위하여 빠른 부팅을 제공 할 수 있는 NAND 플래시 파일 시스템 구조 및 제안한 구조에서의 시스템 일관성 유지를 위한 빠른 복구 방법들을 제안한다.

최근 임베디드 시스템의 운영체제로서 리눅스의 점유율이 높아지고 있다. 리눅스 환경의 임베디드 시스템에 탑재된 파일 시스템은 미니 하드 디스크 또는 플래시 메모리를 미디어로 채택하고 있다. 이러한 장치에 구현되는 파일 시스템의 종류는 임베디드 운영체제에 따라 다양하게 존재한다. 그런데 임베디드 시스템이 파일 시스템 의존도가 커질수록 이 파일 시스템 종류의 선택이 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 이 논문에서는 임베디드 시스템에서 가장 많이 사용되는 FAT과 Ext 파일 시스템에서 성능을 비교 분석한다. 그래서 어떤 경우에 어느 파일 시스템이 우수한지에 대하여 고찰한다. 이 결과는 리눅스 환경의 임베디드 시스템에서 플래시 파일 시스템의 선택에 가이드가 될 것이다.

Recently the operating system share of linux on embedded system is increasing. The embedded systems on linux environment, commonly equip a file system as mini hard disk or flash memory to keep data. The types of the file system of the system are various according to it's operating system. Anyway, the more embedded system depends on the file system, the selection of the type of the file system effects more on the performance of the system. This thesis performs the performance benchmark of a FAT and Ext file systems which are most popular in embedded system. As the result, it is discussed that what file system is better at which case. These results will be a index at the selection of flash file system of the embedded systems on linux environment.