ビッグメモリアプリケーションに対するメモリスワッピングと疑似CXLメモリの性能評価

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2025-05-14
• タイトル / 言語: ja
• タイトル: ビッグメモリアプリケーションに対するメモリスワッピングと疑似CXLメモリの性能評価
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Revisiting Memory Swapping for Big-Memory Applications
• 言語: jpn
• 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
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 慶應義塾大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Fujitsu Limited
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Keio University
• 著者名: 貴田,駿; 今村,智史; 河野,健二
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 機械学習やキーバリューストアなど，膨大なメモリ容量を要求するビッグメモリアプリケーションは，実世界のさまざまなサービスで重要な役割を果たしている．Compute Express Linkベースのメモリ(CXLメモリ)は，PCIeスロットに接続されたメモリデバイスへの高速なメモリセマンティックアクセスにより，1台のマシンでメモリ容量を拡張できるため，最近ではこのようなアプリケーションで注目を集めている．一方でメモリースワップは，ストレージデバイスをスワップスペースとして使用することでメモリー容量を拡張する，従来からあるもうひとつの手法である．メモリスワップは，ストレージデバイスから及びストレージデバイスへのメモリページのスワップイン・スワップアウトに大きなレイテンシオーバーヘッドを発生させることはよく知られているが，ワークロードのメモリアクセスパターンが歪んでいる場合にはメインメモリを効率的に利用することができる．本論文では，リモートNUMAノードでエミュレートした擬似CXLメモリとNVMe SSDを使用したメモリスワップを，14のマクロベンチマークのスループットで定量的に比較する．この評価により，ベンチマークは3つのカテゴリに分類され，9つのベンチマークにおいてメモリスワップが擬似CXLメモリと比較して同程度以上のスループットを達成した．この結果は，CXLメモリデバイスよりもはるかに安価なSSDによるメモリスワップがメモリ容量拡張のための優れた選択肢であることを思い起こさせる．さらに，独自のベンチマークを使用して，擬似CXLメモリとメモリスワップの特性について詳細な分析を行った．分析の結果，メモリスワップはホットデータの初期配置に影響されず，ホットデータが集中的にアクセスされる場合，擬似CXLメモリと同等のスループットを達成することがわかった．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Big-memory applications which have huge memory footprints, such as machine learning and key-value store, are playing important roles in various real-world services. Compute Express Link-based memory (CXL memory) is nowadays attracting a lot of attention for such applications, because it can expand memory capacity on a single machine with fast memory semantic accesses to memory devices attached to PCIe slots. On the other hand, memory swapping is another traditional technique to expand memory capacity by using storage devices as a swap space. It is well known that memory swapping causes a large latency overhead to swap-in/out memory pages from/to storage devices, while it can efficiently utilize main memory when workloads have skewed memory access patterns. In this paper, we quantitatively compare the throughput of 14 macro-benchmarks between CXL memory emulated with a remote NUMA node and memory swapping with an NVMe SSD. Through this evaluation, the benchmarks are classified into three categories, where memory swapping achieves a comparable or higher throughput compared to emulated CXL memory for 9 benchmarks. This result reminds us that memory swapping with SSDs, which are much cheaper than CXL memory devices, is still a good option for memory capacity expansion. In addition, we conduct an in-depth analysis on the characteristics of emulated CXL memory and memory swapping using our synthetic benchmark. The analysis shows that memory swapping is not sensitive to the initial placement of hot data and achieves a comparable throughput to emulated CXL memory when hot data is accessed intensively.
• 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: AN10444176
• 書誌情報: 研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム（OS）; 巻 2025-OS-167, 号 6, p. 1-12, 発行日 2025-05-14
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8795
• 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