SHF: Small: Using Software Defined Cache to Accelerate Index Search for In-memory Applications: Software and Hardware Approaches

SHF:小型:使用软件定义的缓存来加速内存应用程序的索引搜索:软件和硬件方法

基本信息

  • 批准号:
    1815303
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-10-01 至 2022-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Memory is one of the most important components in large-scale data centers. As many software systems for big data processing keep their data sets entirely in memory to enable high-performance in-memory computing, memory efficiency becomes critical to application performance. While the applications, such as database systems and big data analytics, often serve as an infrastructure for information processing and providing IT services for millions of people in our society, improvement of their performance via optimization of the memory access is of great importance and impact. As memory access is slow compared with processor and cache speeds, the project eliminates unnecessary memory accesses with a re-designed cache architecture supporting flexible access and efficient management. In addition, this project provides research training to both undergraduate and graduate students, especially under-represented minority students, to prepare them to be future information technology professionals with strong skills in computer architecture and system areas. In memory-intensive computing, a significant percentage of memory access is spent on indices for translating user-defined keys into memory addresses for data accessing. However, due to lack of temporal and spatial localities, it can be very difficult to cache the indices and receive high cache-hit ratio. Accordingly, searching of the indexes is often at the memory speed, and searching for a data item may require multiple memory accesses. This project designs a software-defined cache -- an informed use of processor cache where a user program can explicitly specify data items for caching with their defined keys. As a two-phase effort, the project adopts a software approach, in which it is presented as a user-level library managing a look-aside buffer implicitly mapped into the cache, and a hardware approach, in which keys are explicitly hashed into the cache. Both approaches well exploit access locality and perform index search at the cache speed with their respective unique advantages. Accordingly, performance of memory system and memory-intensive applications can be significantly improved.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
记忆是大规模数据中心中最重要的组成部分之一。由于许多用于大数据处理的软件系统将其数据集完全保持在内存中以实现高性能内存计算,因此内存效率对于应用程序性能至关重要。尽管数据库系统和大数据分析等应用程序通常是信息处理和为我们社会中数百万人提供IT服务的基础架构,而通过优化内存访问来提高其绩效至关重要。由于与处理器和缓存速度相比,由于内存访问速度很慢,因此通过重新设计的高速缓存体系结构,该项目消除了不必要的内存访问,从而支持灵活的访问和有效的管理。此外,该项目还为本科生和研究生,尤其是代表性不足的少数族裔学生提供研究培训,以使他们成为未来的信息技术专业人员,在计算机架构和系统领域具有较强的技能。 在内存密集型计算中,将很大一部分的内存访问用于索引上,以将用户定义的键转换为以进行数据访问的内存地址。但是,由于缺乏时间和空间位置,很难缓存这些指数并获得高缓存比率。因此,搜索索引通常处于内存速度,搜索数据项可能需要多个内存访问。该项目设计了软件定义的缓存 - 处理器缓存的明智使用,用户程序可以在其中明确指定使用其定义键缓存的数据项。作为两阶段的努力,该项目采用了一种软件方法,其中将其作为用户级库,该库隐式地映射到缓存中,以及一种硬件方法,其中将键明确地放入该键中缓存。两种方法都很好地利用了访问区域,并以各自的独特优势以缓存速度执行索引搜索。因此,记忆系统的性能和记忆密集型应用程序的性能可以显着改善。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准通过评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
ChameleonDB: a key-value store for optane persistent memory
REMIX: Efficient Range Query for LSM-trees
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wenshao Zhong;Chen Chen-Chen;Xingbo Wu;Song Jiang
  • 通讯作者:
    Wenshao Zhong;Chen Chen-Chen;Xingbo Wu;Song Jiang
Wormhole: A Fast Ordered Index for In-memory Data Management
Wormhole:用于内存数据管理的快速有序索引
SS-CDC: a two-stage parallel content-defined chunking for deduplicating backup storage
Buffered Hash Table: Leveraging DRAM to Enhance Hash Indexes in the Persistent Memory
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Characteristics and Outcomes of De Novo Genitourinary Malignancy in Solid Organ Transplant Recipients at the University of Minnesota.
明尼苏达大学实体器官移植受者新发泌尿生殖系统恶性肿瘤的特征和结果。
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    2023
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  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Brent Cleveland;Andrew Gardeck;Matthew P. Holten;Song Jiang;Scott Jackson;Timothy L. Pruett;Christopher Warlick
  • 通讯作者:
    Christopher Warlick
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Song Jiang
  • 通讯作者:
    Song Jiang
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Song Jiang
  • 通讯作者:
    Song Jiang
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    $ 34.5万
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CSR: Small:Taming Small Data Writes to Block Storage Devices for Higher I/O Efficiency
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    2015
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    $ 34.5万
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  • 批准号:
    1217948
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 34.5万
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    1117772
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    2011
  • 资助金额:
    $ 34.5万
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    Standard Grant
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  • 批准号:
    0845711
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 34.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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  • 批准号:
    0702500
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    2007
  • 资助金额:
    $ 34.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

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    1907765
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  • 批准号:
    1908601
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 34.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了