Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Merging Storage Reliability and Energy - Awareness in a File System for Flash Memory:  
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2009 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Datasäkerhet och energimedvetenhet i ett filsystem för flashminnen (Swedish)
Abstract [sv]

Miljön för inbyggda system i mobil utrustning karakteriseras av begränsade och ibland instabila

energiresurser. I den här typen av system är därför viktigt att utnyttja energi så optimalt som

möjligt. Genom att kontinuerligt nedgradera prestandan i systemets olika delar till vad som är

absolut nödvändigt kan energi sparas.

Flash är ett fysiskt tåligt och mycket kompakt lagringsmedia och lämpar sig därför bra som

sekundärminne i mobil utrustning. Därav ligger ett givet syfte i att optimera energiförbrukningen

i flash-baserade system. Datasäkerhet är en ytterligare viktig aspekt i lagringssystem där

strömförsörjningen inte är tillförlitlig.

Det här examensabetet utförs i samarbete med Enea och är en del av ITEA

1-projektet GEODES2,

som syftar till att utveckla programvara och verktyg för att optimera energiförbrukningen i

inbyggda system. Examensarbetet går främst ut på att förbättra energimedvetenheten i

filsystemet JEFF

3, för flash-baserade lagringssystem, utan att påverka filsystemets

säkerhetsvärde. JEFF är ett filsystem for OSE

4som med låg minnesanvändning och hög

kraschsäkerhet är designat för inbyggda system. Alla metadatauppdateringar loggas i en journal

vilket gör att filsystemets strukturer alltid hålls intakta och lätt kan återskapas. JEFF erbjuder

även möjlighet att uppdatera fildata med samma garanti.

För att minska antalet skrivningar till flashminnet har en cache för fildata har integrerats med

metadatacachen som tidigare endast använts för att genomföra säkra metadatauppdateringar.

Lagringssystemets energiförbrukning kan därmed minskas genom att låta cacha fildata i

primärminnet. Säkerheten för filsystemets strukturer är intakt då metadata fortfarande hanteras

som tidigare, och sättet att genomföra säkra filuppdateringar har anpassats för de nya

omständigheterna. Resultatet är ett utbyte av större minnesanvändning och tidsförskjutning

mellan permanenta uppdateringar av fildata mot en mindre energiförbrukning, utan att

filsystemets säkerhet har påverkats.

Nästa steg är att utveckla systemet till att bli dynamiskt kontrollerbart. Genom att möjliggöra en

dynamisk cachestorlek kan utbytet ökas eller minskas i realtid och genom att dynamiskt även

tidsförskjuta skrivning av metadata från cachen kan ett ännu större utbyte uppnås.

1 ITEA - Information Technology for European Advancement

2 GEODES - Global Energy Optimization for Distributed Embedded Systems (ITEA2 - 07013)

3 JEFF - Journaling Extensible File System Format, utvecklat av Enea, http://www.enea.com

4 OSE - Operating System Embedded, utvecklat av Enea, http://www.enea.com

 

Abstract [en]

Embedded systems in mobile devices are characterized by limited energy resources. Therefore, it

is important to utilize energy as efficiently as possible, and this can be done by trading off the

performance quality of services within the system. Running a system with degraded performance

might be preferable over not running it at all. By developing services that can adapt to different

quality of service levels, the system wide power state can be controlled in run-time according to

the current conditions.

Because of their high storage density, flash memories are commonly used in mobile devices.

When developing energy-aware embedded systems, flash-based storage systems hence become a

natural target. Storage systems in embedded environments also need to be reliable as they may

suffer from issues such as unexpected power loss.

This master thesis work is part of the ITEA

5project GEODES6that aims to provide embedded

software and tools for optimizing power consumption in embedded systems. This work aims

mainly to improve energy-awareness in a flash-based storage system that employs JEFF

7, a file

system format for OSE

8. It runs with a small main memory footprint, which makes it suitable for

embedded devices. JEFF can not run directly on a flash memory, it needs a block device driver

that hides the characteristics of flash and emulates a regular block device. JEFF is a crash safe

file system, i.e. it is consistent and quickly restored after a crash. By journaling, all file system

operations are done with transaction-level consistency of the file system metadata and data

structures. JEFF also supports transactional updates to the file data. A file that is opened in

transactional mode will be updated out-of place on disk, and the updates are not committed until

the file is closed.

A file data cache has been integrated with the metadata cache that is originally used only to

achieve transactional updates. Metadata consistency is not affected and the transactional file

updates have been adapted to the new circumstances. The energy consumption of the storage

system can now be lowered by trading off file data update frequency and main memory

footprint.

Further improvements of the energy-awareness of the file system would be a dynamically

resizable cache, for dynamic power management of the storage system, and dynamically

controlled metadata flushes, which would enable trade-off of metadata update frequency as well.

 

5 ITEA - Information Technology for European Advancement

6 GEODES - Global Energy Optimization for Distributed Embedded Systems (ITEA2 - 07013)

7 JEFF - Journaling Extensible File System Format, developed by Enea, http://www.enea.com

8 OSE - Operating System Embedded, developed by Enea, http://www.enea.com

Place, publisher, year, edition, pages
2009.
Series
MMK 2009:97 MDA 353
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-100144OAI: oai:DiVA.org:kth-100144DiVA: diva2:542864
External cooperation
Enea,Detlef Scholle
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-08-03 Created: 2012-08-03 Last updated: 2012-08-03Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Linnéa Cronfalk(2048 kB)205 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2048 kBChecksum SHA-512
8566fd61c83f0e2116f4af87688c953f9899a5ef0873adcb0c3fce74d0e82280da365e9c4c4eee5ae3a84f393e74395b4aaad1f401761356544257a526803262
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 205 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 116 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf