NOSQL高速化のためのNIC内およびカーネル内キャッシュ階層

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2015-07-28
• タイトル: NOSQL高速化のためのNIC内およびカーネル内キャッシュ階層
• タイトル / 言語: en
• タイトル: A Cache Hierarchy in Kernel and NIC for NOSQL Acceleration
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: ソフトウェア・システム
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 慶應義塾大学大学院理工学研究科
• 著者所属: 慶應義塾大学大学院理工学研究科／科学技術新興機構さきがけ／国立情報学研究所
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of Science and Technology, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of Science and Technology, Keio University / PRESTO, Japan Science and Technology Agency / National Institute of Informatics
• 著者名: 徳差, 雄太; 松谷, 宏紀
• 著者名(英): Yuta, Tokusashi; Hiroki, Matsutani
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: データセンタにて提供される多くの Web サービスで NOSQL が利用されている．とくに SNS といった Web サービスでは大規模なデータ処理の必要があり，FPGA などのハードウェアを利用した NOSQL 高速化手法の研究が盛んに取り組まれているが，保存可能なデータサイズが FPGA ボード上の DRAM 容量に律速されてしまうという制約がある．一方，ソフトウェアベースの Key-Value Store の高速化手法も同様に取り組まれており大幅な電力効率の向上が見込めないが，ホストマシンが有する大容量のメインメモリをデータベースのキャッシュのために利用できる．本論文ではハードウェア高速化とソフトウェアベースの Key-Value Store 処理を併用した NOSQL 向けデータベースキャッシュ階層を提案する．ハードウェアとソフトウェアの協調構成により電力効率の向上とキャッシュ容量の効率化を達成できると考えられる．そこで，本論文では NOSQL 向けデータベースキャッシュ階層の設計空間を検討し，Memcached のトレース解析のデータを基にキャッシュ階層のシミュレーションを行った．具体的にはキャッシュ間の包含関係，キャッシュからメインストレージへの書き込み方式，Key-Value サイズによるキャッシュポリシー，キャッシュミス時の Eviction ポリシーを検討した．その結果，キャッシュの容量比 (L2/L1) が 16 倍以下の場合にはキャッシュ間の包含関係として Exclusion を適用し，キャッシュするデータサイズに一定の制限を設け，また，キャッシュの連想度は低く抑えて Victim キャッシュを持たせた構成が有望であった．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: NOSQLs are deployed in many Web services, such as SNS, that are provided in data centers. Especially a large-scale data processing is required for such Web services. Although hardware-based accelerations of NOSQLs have been actively addressed, there is a constraint that Key-Value storage size would be limited by DRAM capacity on the FPGA board. On the other hand, software-based Key-Value Store accelerations have been addressed. It is not expected to be a significant improvement in power efficiency, a large main memory of host machines can be used for the database caches. In this paper, we propose a database cache hierarchy that combines both the hardwareand software-based accelerations of Key-Value store. Co-design of the hardware- and software-based approaches can efficiently improve the cache capacity and power efficiency. In addition, we explore the design space of NOSQL database cache hierarchy, and carry out simulations of the cache hierarchy based on Memcached traces. We examine multilevel cache inclusion policies, write policies from the cache to the main storage, a cash policy based on Key-Value size, and eviction policies at the time of cache misses. As a result, we obtain a good performance when applying 1) the exclusive multilevel cache policy when the capacity ratio of the cache (L2/L1) is 16 times or less, 2) certain limitations on cached data size, and 3) low cache associativity with a Victim cache.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10096105
• 書誌情報: 研究報告システム・アーキテクチャ（ARC）; 巻 2015-ARC-216, 号 28, p. 1-6, 発行日 2015-07-28
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8574
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会