Implementasi Replacement Policy Berbasis Block Popularity Di SSD.

Nauvali, Muhammad Fawwaz Zuhdan (2022) Implementasi Replacement Policy Berbasis Block Popularity Di SSD. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 05111740000106-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (11MB)

Abstract

Sistem penyimpanan merupakan salah satu bagian utama dari suatu perangkat yang bisa digunakan untuk menyimpan file, data, ataupun yang lainnya. Pada saat ini sistem penyimpanan banyak yang menggunakan NAND flash berbasis Solid State Drive (SSD) seperti pada penggunaan laptop, desktop, dan sistem penyimpanan server karena berbagai keunggulannya diantaranya stabil, akses cepat, tahan guncangan, ukuran kecil, dan konsumsi daya yang rendah. SSD telah menarik perhatian baru-baru ini sebagai pengganti yang efektif dari Hard Disk Drive (HDD). Namun, harga SSD lebih tinggi dari HDD. Oleh karena itu, SSD diinginkan untuk berfungsi sebagai penyimpanan HDD cache untuk efisiensi biaya. Walaupun SSD memiliki berbagai keunggulan, SSD juga memiliki kekurangan yaitu siklus operasi tulis atau hapus yang terbatas dan masa pakai yang dipersingkat secara drastis Ketika melakukan operasi yang berlebihan. Kekurangan ini perlu ditangani dengan pendekatan perangkat lunak. Manajemen cache disk yang efisien pada tingkat HDD untuk menghindari operasi tulis yang tidak perlu ke SSD. Algoritme manajemen cache yang ada dirancang terutama untuk buffer cache yang ada di RAM. Algoritme ini berfokus secara eksklusif pada peningkatan hit ratio untuk memaksimalkan pemanfaatan cache. Algoritme LRU mencoba meningkatkan hit ratio dengan mengidentifikasi blok yang jarang diakses dan mengeluarkannya lebih awal dari cache. Namun, penerapan langsung dari algoritme ini tidak sesuai untuk cache disk berbasis SSD karena masalah daya tahan diabaikan. Untuk mengatasi permasalahan algoritme manajemen cache yang ada di buatlah algoritme penggantian blok yang baru untuk cache disk berbasis SSD yaitu Block Replacement based on Popularity (BRP). BRP berbeda dari algoritme yang lain dalam mempertimbangkan frequency dan recency blok, mencoba menyimpan “hot” blok di SSD cache. BRP menggunakan popularitas blok untuk mengidentifikasi blok yang berpotensi populer. Akibatnya, blok dalam SSD cache cenderung lebih populer dan disimpan lebih lama sehingga meningkatkan hit ratio. Sementara itu, BRP mengurangi jumlah penggantian blok dan karenanya menimbulkan lebih sedikit operasi tulis ke SSD. Dalam tugas akhir ini, akan dilakukan implementasi algoritme BRP yang akan diujikan dengan trace dari Umass Trace Repository untuk melihat performanya dibandingkan dengan replacement policy populer lainnya. Performa ini akan diukur dengan metrik hit ratio dan jumlah operasi tulis yang dilakukan ke SSD. Diharapkan dengan adanya tugas akhir ini bisa diketahui seberapa efektif algoritme BRP dalam manajemen cache agar dapat menjadi inspirasi pada penggunaan cache replacement policy untuk ke depannya. Hasil dari uji coba menunjukkan bahwa algoritme BRP lebih efektif dari pada tiga algoritme cache replacement yang ada karena memiliki nilai hit ratio BRP cukup tinggi dan jumlah operasi tulis pada BRP cukup rendah. Sehingga tercapai tujuannya yaitu untuk memperoleh hit ratio yang lebih tinggi dan mengurangi operasi penulisan.
==================================================================================================================================
The storage system is one of the main parts of a device that can be used to store files, data, or others. Currently, many storage systems use Solid State Drive (SSD)-based NAND flash such as laptops, desktops, and server storage systems because of their various advantages, including stability, fast access, shock resistance, small size, and low power consumption. SSD have attracted attention recently as an effective replacement for Hard Disk Drives (HDD). However, SSD prices are higher than HDD. Therefore, SSD is desirable to serve as HDD cache storage for cost efficiency. While SSD have many advantages, they also have disadvantages, namely limited write or erase cycles and drastically shortened life when performing redundant operations. This shortcoming needs to be addressed with a software approach. Efficient disk cache management at HDD level to avoid unnecessary write operations to SSD. Existing cache management algorithms are designed primarily to buffer caches that are in RAM. This algorithm focuses exclusively on increasing the hit ratio to maximize cache utilization. The LRU algorithm tries to increase the hit ratio by identifying infrequently accessed blocks and removing them from the cache earlier. However, direct implementation of this algorithm is not suitable for SSD-based disk caching because durability issues are ignored. To overcome the problem of the existing cache management algorithm, a new block replacement algorithm for SSD-based disk cache was created, namely Block Replacement based on Popularity (BRP). BRP differs from other algorithms in considering the frequency and recency of blocks, trying to store “hot” blocks in the SSD cache. BRP uses block popularity to identify potentially popular blocks. As a result, blocks in the SSD cache tend to be more popular and are stored longer, increasing the hit ratio. Meanwhile, BRP reduces the number of block replacements and therefore incurs fewer write operations to the SSD.In this final project, the implementation of the BRP algorithm will be carried out which will be tested with traces from the Umass Trace Repository to see its performance compared to other popular replacement policies. This performance will be measured by hit ratio metrics and the number of write operations performed to the SSD. It is hoped that with this final project it will be known how effective the BRP algorithm is in cache management so that it can be an inspiration for the use of cache replacement policy in the future. The results of the trial show that the BRP algorithm is more effective than the three existing cache replacement algorithms because it has a fairly high BRP hit ratio value and a fairly low number of write operations on BRP. So that the goal is achieved, namely to obtain a higher hit ratio and reduce write operations.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSIf 005.74 Nau i-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Block Popularity, Cache Replacement, Hit Ratio, Solid State Disk. Block Popularity, Cache Replacement, Hit Ratio, Solid State Disk.
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T58.6 Management information systems
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Informatics Engineering > 55201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	25 May 2026 02:11
Last Modified:	25 May 2026 02:11
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/133372

Actions (login required)

View Item