Las tecnologías emergentes de almacenamiento direccionable por bytes, como NVM, brindan una alternativa más rentable y de mayor capacidad a la DRAM, presentando nuevas oportunidades para abordar el alto costo, la capacidad limitada y la volatilidad de los almacenes de valor clave (KV) en memoria..

Se han dedicado numerosos esfuerzos al rediseño de estructuras convencionales en NVM.Sin embargo, se enfrentaron al importante coste de ingeniería y a la mayor complejidad para integrarse en los sistemas existentes.Por lo tanto, se hace necesario un marco general para aplicar los índices existentes a los almacenes KV en NVM.

Un equipo de investigación dirigido por Xuan Zhou propone un marco general llamado HeterMM, para una arquitectura de memoria heterogénea que consta de DRAM y NVM.Está diseñado para aprovechar al máximo el rendimiento superior de la DRAM y hacer que el rendimiento del sistema sea lo más parecido posible al de la DRAM.La investigación espublicadoen el diarioFronteras de la informática.

Descripción general del marco

El equipo enfatiza la importancia de aprovechar al máximo el rendimiento superior de la DRAM manteniendo laíndicey datos calientes en DRAM.Normalmente, NVM tiene un rendimiento inferior en comparación con DRAM.Sus características específicas de acceso también requieren diseños especiales para maximizar su rendimiento.

Las características típicas de NVM incluyen su asimetría de lectura-escritura en términos de latencia y ancho de banda y un rendimiento de acceso aleatorio deficiente en comparación con los accesos secuenciales.En respuesta, el equipo de investigación ofrece un marco compuesto por un índice DRAM conectado, un mecanismo de almacenamiento de datos en una memoria heterogénea y un registro de operaciones para la recuperación de fallas.

En particular, el índice, que es el que se accede con más frecuencia y normalmente está en una unidad pequeña y en orden aleatorio, no es compatible con NVM.Es posible que sus estructuras de datos, que normalmente están optimizadas para DRAM, no funcionen tan eficazmente en NVM.

Los datos recién escritos en HeterMM residen en la DRAM y los datos antiguos se envían a NVM en lotes.A cada dato se le asigna una dirección lógica a su llegada, que permanece igual a menos que los datos se actualicen fuera de lugar.

La persistencia de NVM puede garantizar la durabilidad de los datos que residen en él, mientras que se aplica un registro de operaciones para garantizar la durabilidad de los datos que residen en DRAM.En primer lugar, los datos en la DRAM se actualizan en el lugar, lo que podría considerarse una compactación temprana y reduce el volumen de datos enviados a NVM.En segundo lugar, los datos en NVM pueden considerarse como un punto de control que puede usarse para cortar el registro de operaciones.

Para optimizar el acceso a datos de solo lectura en NVM, la región DRAM se divide en una caché de lectura y una región de escritura, donde la primera contiene los datos a los que se accede con frecuencia que residen en NVM, mientras que la segunda contiene los datos recién llegados.Comparten el mismo espacio en DRAM y se puede cambiar su tamaño dinámicamente según la carga de trabajo.

Amplios experimentos que combinan HeterMM con diferentes tipos de índices, incluidos CLHT, LFHT y árbol B+, verifican la eficiencia de HeterMM.Específicamente, HeterMM podría superar tanto el marco persistente de índices de última generación como las tablas hash híbridas DRAM y NVM de última generación y los árboles B+.Esto se beneficia del hecho de que HeterMM mantiene los datos activos en NVM, lo que permite que la DRAM atienda las solicitudes de lectura sin acceder a NVM.

Más información:Yunhong Ji et al, HeterMM: aplicación del índice en DRAM a almacenes de valores clave heterogéneos basados ​​en memoria,Fronteras de la informática(2024).DOI: 10.1007/s11704-024-3713-0

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