面向图计算应用的JVM可扩展性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61672345
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0203.软件理论、软件工程与服务
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Graph data structure and algorithm are widely used in many scenarios like social network, searching service and machine learning. The mainstream open source platforms for big data processing, e.g., Hadoop and Spark, are developed using JVM-based language, thus those graph computing platforms also based on JVM, such as Giraph and GraphX, are popular and widely deployed. Currently, the mainstream in-memory graph computing frameworks are more suitable to be deployed on small cluster systems compose of high-performance computing nodes. However, the performance and scalability of these frameworks are limited by the underlying JVM platform, which cannot fully leverage the computing resource provided by many-core processors. Taking the characteristics of modern many-core architecture as well as graphic computing into consideration, this project focuses on the research of the performance and scalability of JVM. First, we will address the problems including poor scalability and large overhead of resource abstraction and management by diagnosing the performance bottleneck and designing analysis tools and benchmarks for many-core based JVM. Second, by using grey-box design methodology and considering the characteristics of application and architecture, we will propose optimizations of JVM for graphic computing applications. Last but not least, we will do further research on white-box design in order to propose and implement an efficient customized JVM for graph computing applications.
图数据结构及算法被广泛应用于社交网络、搜索服务和机器学习等场景。主流大数据开源 平台(如Hadoop和Spark)多使用基于JVM的语言,因此基于JVM的图计算框架Giraph和GraphX 得到了普遍关注和广泛应用。内存图计算是图计算的主流框架,更适合运行在基于高性能单机 的小规模集群系统上。然而,主流开源图计算系统的性能与可扩展性严重受限于现有JVM平台 ,无法充分利用众核处理器所提供的丰富计算资源。本项目拟结合当前众核体系结构及图计算 的特征,研究JVM的性能与可扩展性。首先,针对图计算应用在众核JVM平台上可扩展性差、资 源抽象与管理开销大等问题,分析其性能瓶颈,设计面向众核平台的JVM分析工具与基准测试 集。其次,采用灰盒设计的方法,结合应用与体系结构特征,提出面向图计算应用的JVM优化 方案。最后,进一步研究白盒设计的方法,针对图计算应用设计并实现一个高效的定制化JVM 。

结项摘要

本项目针对非易失性内存(NVM)这一新兴硬件设备,重点分析基于Java虚拟机运行的图计算等应用在NVM上的可扩展性及性能。本项目首次提出并实现了为NVM提供原生支持的定制化Java虚拟机——Espresso,允许Java应用以普通对象形式直接在NVM上读写数据,充分利用了NVM低访问时延的优势,并在后续工作GCPersist中提出新的持久化模型以提高NVM在图计算应用中的可用性。相关论文发表于程序语言及系统领域顶级会议ASPLOS上,是最早提出从语言虚拟机层面提供NVM支持的研究工作之一。.本项目还分析了图计算应用在运行中存在的可扩展性问题,并通过程序合成和垃圾回收优化的方法予以解决。.本项目共发表5篇论文,其中3篇为CCF A类会议论文。项目中关于垃圾回收优化的部分代码已经进入了OpenJDK主线。项目共培养5名博士生(3名毕业),7名硕士生(5名毕业)。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(2)

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其他文献

RDMA and HTM based distributed concurrency control method
基于RDMA和HTM的分布式并发控制方法
  • DOI:
    10.1145/3037697.3037710
  • 发表时间:
    2015-11-10
  • 期刊:
    Proceedings of the Twenty-Second International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈海波;陈榕;臧斌宇;魏星达
  • 通讯作者:
    魏星达
Distributed hash table method based on HTM and one-way RDMA operation
基于HTM和单向RDMA操作的分布式哈希表方法
  • DOI:
    10.5075/epfl-thesis-7612
  • 发表时间:
    2015-11-16
  • 期刊:
    ArXiv
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈榕;陈海波;臧斌宇;施佳鑫
  • 通讯作者:
    施佳鑫
Bipartite-Oriented Distributed Graph Partitioning for Big Learning
用于大学习的面向二分的分布式图划分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈榕;施佳鑫;陈海波;臧斌宇
  • 通讯作者:
    臧斌宇
Mercury: Combining Performance with Dependability Using Self-Virtualization. Journal of Computer Science and Technology
Mercury:使用自虚拟化将性能与可靠性结合起来。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Computer Science and Technology (JCST)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈榕;陈海波;Pen-Chung Yew;臧斌宇;张逢喆
  • 通讯作者:
    张逢喆

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

臧斌宇的其他基金

语言运行时感知的分布式共享内存
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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