2B-SSD: The Case for Dual, Byte- and Block-Addressable Solid-State Drives

Bae, Duck‐Ho; Jo, Inseong; Choi, Youra Adel; Hwang, Joo-Young; Cho, Sangyeun; Lee, Dong-Gi; Jeong, Jin Hee

doi:10.1109/isca.2018.00043

Cited by 34 publications

(24 citation statements)

References 28 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…In effect this pulls the conventional device-level translation into the host, resulting in no fundamental change in the total (host plus device) DRAM usage and write amplification. 3 Systems that write large segments can use ZNS with little intervention [13]. (A light translation might be needed to map a segment to zones.)…”

Section: Why Znsmentioning

confidence: 99%

“…Several projects have enabled byte-granular access to flash SSDs by leveraging their internal NVRAM. For instance, 2B-SSD enables the host to load a region of flash into the device NVRAM and access it using MMIO [3]. FlatFlash goes further by automating the transfer of data between flash and device NVRAM and between device NVRAM and host DRAM [1].…”

Section: Previous Workmentioning

confidence: 99%

“…Finally, we argue that a ZNS SSD can support rocks with little modification and overhead, preserving the lean characteristic of ZNS. Previous works on byte-addressable flash SSDs are more sophisticated and performant, but their host-device interfaces are more complex, require bigger changes, and are difficult to standardize [1,3].…”

mentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

From blocks to rocks

Maheshwari¹

2021

Proceedings of the 13th ACM Workshop on Hot Topics in Storage and File Systems

View full text Add to dashboard Cite

Zoned namespaces (ZNS) is an emerging storage abstraction with the potential to supersede the conventional block abstraction for flash-based devices. ZNS constrains the writes to be sequential within each zone, thereby avoiding a costly translation in the device. We uncover an additional opportunity afforded by sequential writing: device-level support for storing variable-size pieces of data. We argue that adding this support would be a useful and natural extension of ZNS. First, we identify several cases where file and database systems would benefit from storing variable-size pieces of data. Second, we sketch some simple options for extending the ZNS specification and for implementing the extension within an SSD. Such an extension would add little, if any, cost and complexity, thus preserving the lean characteristic of ZNS.

show abstract

Section: Why Znsmentioning

confidence: 99%

Section: Previous Workmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

From blocks to rocks

Maheshwari¹

2021

Proceedings of the 13th ACM Workshop on Hot Topics in Storage and File Systems

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…that all must be composable. Last but not least, future cloud drives must support fancier interfaces [19,24,27,63,70].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

LeapIO: Efficient and Portable Virtual NVMe Storage on ARM SoCs

Hao

Novaković

et al. 2020

Proceedings of the Twenty-Fifth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Syste

View full text Add to dashboard Cite

Today's cloud storage stack is extremely resource hungry, burning 10-20% of datacenter x86 cores, a major "storage tax" that cloud providers must pay. Yet, the complex cloud storage stack is not completely offload-ready to today's IO accelerators. We present LeapIO, a new cloud storage stack that leverages ARM-based co-processors to offload complex storage services. LeapIO addresses many deployment challenges, such as hardware fungibility, software portability, virtualizability, composability, and efficiency. It uses a set of OS/software techniques and new hardware properties that provide a uniform address space across the x86 and ARM cores and expose virtual NVMe storage to unmodified guest VMs, at a performance that is competitive with bare-metal servers. CCS Concepts. • Computer systems organization → Cloud computing; Client-server architectures; System on a chip; Real-time system architecture.

show abstract

“…FastMap and Aquila provide specific optimizations only for the memory level and results in significant improvements in a file system and device agnostic manner. 2B-SSD[8] leverages SSD internal DRAM and the byte addressability of the PCIe interconnect to provide a dual, byte and block-addressable SSD device. It provides optimized write-ahead logging (WAL) over 2B-SSD for popular databases and results in significant improvements.…”

mentioning

confidence: 99%

Memory-mapped I/O for Fast Storage

Papagiannis¹,

Παπαγιάννης²

View full text Add to dashboard Cite

Οι εφαρμογές συνήθως προσπελαύνουν τις συσκευές αποθήκευσης χρησιμοποιώντας κλήσεις συστήματος (system calls) για ανάγνωση και εγγραφή. Επιπλέον, χρησιμοποιούν μια κρυφή μνήμη για να μειώσουν τις ακριβές προσπελάσεις στις συσκευές αποθήκευσης. Ωστόσο, συσκευές αποθήκευσης υψηλής ταχύτητας, παρέχουν πλέον πρόσβαση στα δεδομένα σε χαμηλό χρόνο. Κατά συνέπεια, το κόστος των αναζητήσεων στην κρυφή μνήμη (που γίνετε σε λογισμικό) αλλά και των κλήσεων συστήματος γίνεται σημαντικό υπό αυτές τις συνθήκες. Σε αυτή τη διατριβή, προτείνουμε την διαχείριση της κρυφής μνήμης που χρησιμοποιείται για είσοδο/έξοδο (Ε/Ε) μέσω απεικόνισης των συσκευών στη μνήμη (memory mapped I/O), με στόχο την εξάλειψη του κόστους στις περιπτώσεις ευστοχίας (hits) στην κρυφή μνήμη. Με την απεικόνιση των συσκευών αποθήκευσης στη μνήμη (Linux mmap), ο χρήστης μπορεί να απεικονίσει ένα αρχείο στον χώρο των εικονικών διευθύνσεων μιας διεργασίας και να αποκτήσει πρόσβαση στα δεδομένα του χρησιμοποιώντας τις εντολές φόρτωσης και εγγραφής (load/store) του επεξεργαστή. Σε αυτήν την περίπτωση, το λειτουργικό σύστημα είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ της κυρίας μνήμης και των συσκευών αποθήκευσης, τη δημιουργία/καταστροφή αντιστοιχίσεων εικονικής με φυσική μνήμη και τον χειρισμό της απόρριψης και εγγραφής σελίδων της κρυφής μνήμης στις συσκευές αποθήκευσης. Επομένως η διαχείριση των προσβάσεων στην κρυφή μνήμη που είναι εύστοχες (hits) γίνεται εξ ολοκλήρου από το υλικό μέσω του μηχανισμού για την μετάφραση εικονικών διευθύνσεων. Αρχικά, σχεδιάζουμε και υλοποιούμε ένα σύστημα αποθήκευσης ζευγαριών κλειδιού-τιμής που χρησιμοποιεί την απεικόνιση στη μνήμη για την διαχείριση της κρυφής μνήμης ΕΕ και για να αλληλεπιδρά με τις συσκευές αποθήκευσης. Στην συνέχεια, παρουσιάζουμε τα πλεονεκτήματα του σε σύγκριση με τις αναζητήσεις στην κρυφή μνήμη που είναι υλοποιημένη σε λογισμικό. Δείχνουμε ότι το μονοπάτι στο λειτουργικό σύστημα Linux για την απεικόνιση στη μνήμη των συσκευές αποθήκευσης έχει πολλά προβλήματα στην περίπτωση εφαρμογών με μεγάλες ανάγκες σε πρόσβαση δεδομένων πάνω από συσκευές γρήγορης αποθήκευσης, όταν το σύνολο των δεδομένων τους δεν χωρά στη κύρια μνήμη. Σε αυτά περιλαμβάνονται: (1) η έλλειψη ελέγχου για την απόρριψη σελίδων, ειδικά κατά την περίπτωση των εγγράφων, (2) η μη επαρκής κλιμάκωση σε συνάρτηση με την αύξηση του αριθμού των νημάτων και (3) το υψηλό κόστος των σφαλμάτων σελίδας που συμβαίνουν κατά την διάρκεια των αστοχιών στην κρυφή μνήμη. Κατόπιν, προτείνουμε τεχνικές για την αντιμετώπιση αυτών των μειονεκτημάτων. Προτείνουμε έναν μηχανισμό που χειρίζεται την απόρριψη και αντικατάσταση σελίδων μνήμης με βάση τις ανάγκες της εφαρμογής. Για να δείξουμε τη δυνατότητα εφαρμογής του, σχεδιάζουμε και υλοποιούμε ένα σύστημα αποθήκευσης ζευγαριών κλειδιού-τιμής που χρησιμοποιεί αυτόν τον μηχανισμό. Στη συνέχεια, καταργούμε όλα τα κεντρικά σημεία συνωστισμού κατά τον συγχρονισμό στο μονοπάτι της πραγματοποίησης Ε/Ε μέσω απεικόνισης στη μνήμη. Ο σχεδιασμός μας παρέχει κλιμακώσιμη απόδοση με τις συσκευές αποθήκευσης καθώς αυξάνεται ο αριθμός των πυρήνων και νημάτων στους εξυπηρετητές. Τέλος, διαχωρίζουμε την προστασία και τις κοινές λειτουργίες στο μονοπάτι κατά την πρόσβαση σε γρήγορες συσκευές αποθήκευσης μέσω απεικόνισης στη μνήμη. Αξιοποιούμε επεκτάσεις εικονικοποίησης (virtualization extensions) του επεξεργαστή για να μειώσουμε το κόστος των σφάλματων σελίδας (page faults) και να διατηρήσουμε την ισχυρή προστασία μεταξύ χρηστών που παρέχει το λειτουργικό σύστημα. Αξιολογούμε τις προτεινόμενες επεκτάσεις χρησιμοποιώντας κυρίως συστήματα αποθήκευσης ζευγαριών κλειδιού-τιμής που αποτελούν σημαντικό κομμάτι για πολλά συστήματα επεξεργασίας και εξυπηρέτησης δεδομένων και δείχνουμε σημαντικά οφέλη όσον αφορά την κατανάλωση σε κύκλους του επεξεργαστή, την απόδοση και την προβλεψιμότητα.

show abstract

2B-SSD: The Case for Dual, Byte- and Block-Addressable Solid-State Drives

Cited by 34 publications

References 28 publications

From blocks to rocks

From blocks to rocks

LeapIO: Efficient and Portable Virtual NVMe Storage on ARM SoCs

Memory-mapped I/O for Fast Storage

Contact Info

Product

Resources

About