NVM などの新たなバイト アドレス指定可能なストレージ テクノロジは、DRAM に代わる、よりコスト効率が高く大容量の代替手段を提供し、インメモリ キーバリュー (KV) ストアの高コスト、限られた容量、不安定性に対処する新たな機会をもたらします。。

NVM 上の従来の構造を再設計するために、多くの努力が払われてきました。しかし、既存のシステムに統合するには、エンジニアリングコストが大幅にかかり、複雑さが増すという課題がありました。したがって、既存のインデックスを NVM 上の KV ストアに適用するための一般的なフレームワークが必要になります。

Xuan Zhou 率いる研究チームは、DRAM と NVM で構成される異種メモリ アーキテクチャのための HeterMM という名前の一般的なフレームワークを提案しています。DRAM の優れた性能を最大限に活用し、システムのパフォーマンスを DRAM 内のパフォーマンスに可能な限り近づけるように設計されています。研究というのは、出版された日記でコンピューターサイエンスのフロンティア。

フレームワークの概要

チームは、DRAM の優れたパフォーマンスを最大限に活用することの重要性を強調しています。索引DRAM 内のホット データ。通常、NVM は DRAM に比べてパフォーマンスが劣ります。また、その特有のアクセス特性により、パフォーマンスを最大化するための特別な設計も必要になります。

NVM の一般的な特性には、遅延と帯域幅の点で読み取りと書き込みの非対称性があり、シーケンシャル アクセスと比較してランダム アクセスのパフォーマンスが低いことが含まれます。これに対し研究チームは、プラグインされたDRAM内インデックス、異種メモリ上のデータ保存機構、障害回復用の操作ログから構成されるフレームワークを提供する。

特に、インデックスは最も頻繁にアクセスされ、通常は小さな単位でランダムな順序になるため、NVM には適していません。通常、それらのデータ構造は DRAM 用に最適化されていますが、NVM では効果的に動作しない可能性があります。

HeterMM に新しく書き込まれたデータは DRAM に常駐し、古いデータはバッチで NVM にフラッシュされます。各データには、到着時に論理アドレスが割り当てられます。論理アドレスは、データが適切に更新されない限り同じままです。

NVM の永続性により、NVM に存在するデータの耐久性が保証され、操作ログが適用されて DRAM に存在するデータの耐久性が保証されます。まず、DRAM 内のデータが適切に更新されます。これは早期の圧縮と見なすことができ、NVM にフラッシュされるデータ量を削減します。次に、NVM 内のデータは、操作ログを遮断するために使用できるチェックポイントと見なすことができます。

NVM の読み取り専用データへのアクセスを最適化するために、DRAM 領域は読み取りキャッシュと書き込み領域に分割され、前者は NVM に存在する頻繁にアクセスされるデータを保持し、後者は新しく到着したデータを保持します。これらは DRAM 内の同じスペースを共有し、ワークロードに応じて動的にサイズを変更できます。

HeterMM と CLHT、LFHT、B+ ツリーなどのさまざまな種類のインデックスを組み合わせた広範な実験により、HeterMM の効率が検証されました。具体的には、HeterMM は、最先端のインデックス永続フレームワークと、最先端のハイブリッド DRAM、NVM ベースのハッシュ テーブル、および B+ ツリーの両方を上回るパフォーマンスを発揮する可能性があります。これは、HeterMM が NVM にホット データを保持し、NVM にアクセスせずに DRAM によって読み取り要求を処理できるという事実から恩恵を受けます。

詳細情報:Yunhong Ji 他、HeterMM: 異種メモリベースのキー/値ストアへの DRAM 内インデックスの適用、コンピューターサイエンスのフロンティア（2024年）。DOI: 10.1007/s11704-024-3713-0

提供元フロンティアジャーナル