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MyWAL:performance optimization by removing redundant input/output stack in key-value store
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作者 Xiao ZHANG Mengyu LI +2 位作者 Michael NGULUBE Yonghao CHEN Yiping ZHAO 《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》 SCIE EI CSCD 2023年第7期980-993,共14页
Based on a log-structured merge(LSM)tree,the key-value(KV)storage system can provide high reading performance and optimize random writing performance.It is widely used in modern data storage systems like e-commerce,on... Based on a log-structured merge(LSM)tree,the key-value(KV)storage system can provide high reading performance and optimize random writing performance.It is widely used in modern data storage systems like e-commerce,online analytics,and real-time communication.An LSM tree stores new KV data in the memory and flushes to disk in batches.To prevent data loss in memory if there is an unexpected crash,RocksDB appends updating data in the write-ahead log(WAL)before updating the memory.However,synchronous WAL significantly reduces writing performance.In this paper,we present a new WAL mechanism named MyWAL.It directly manages raw devices(or partitions)instead of saving data on a traditional file system.These can avoid useless metadata updating and write data sequentially on disks.Experimental results show that MyWAL can significantly improve the data writing performance of RocksDB compared to the traditional WAL for small KV data on solid-state disks(SSDs),as much as five to eight times faster.On non-volatile memory express soild-state drives(NVMe SSDs)and non-volatile memory(NVM),MyWAL can improve data writing performance by 10%–30%.Furthermore,the results of YCSB(Yahoo!Cloud Serving Benchmark)show that the latency decreased by 50%compared with SpanDB. 展开更多
关键词 Key-value(KV)store Log-structured merge(LSM)tree Non-volatile memory(nvm) Non-volatile memory express soild-state drive(nvme SSD) Write-ahead log(WAL)
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Power-Aware Data Management Based on Hybrid RAM-NVM Memory for Smart Bracelet 被引量:1
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作者 Jin-Yu Zhan Jun-Huan Yang +2 位作者 Wei Jiang Yi-Xin Li Yi-Ming Zhang 《Journal of Electronic Science and Technology》 CAS CSCD 2017年第4期385-390,共6页
Wearable devices become popular because they can help people observe health condition.The battery life is the critical problem for wearable devices. The non-volatile memory(NVM) attracts attention in recent years beca... Wearable devices become popular because they can help people observe health condition.The battery life is the critical problem for wearable devices. The non-volatile memory(NVM) attracts attention in recent years because of its fast reading and writing speed, high density, persistence, and especially low idle power. With its low idle power consumption,NVM can be applied in wearable devices to prolong the battery lifetime such as smart bracelet. However, NVM has higher write power consumption than dynamic random access memory(DRAM). In this paper, we assume to use hybrid random access memory(RAM)and NVM architecture for the smart bracelet system.This paper presents a data management algorithm named bracelet power-aware data management(BPADM) based on the architecture. The BPADM can estimate the power consumption according to the memory access, such as sampling rate of data, and then determine the data should be stored in NVM or DRAM in order to satisfy low power. The experimental results show BPADM can reduce power consumption effectively for bracelet in normal and sleeping modes. 展开更多
关键词 Hybrid memory non-volatile memory(nvm) POWER-AWARE smart bracelet
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NEHASH:high-concurrency extendible hashing for non-volatile memory
3
作者 Tao CAI Pengfei GAO +3 位作者 Dejiao NIU Yueming MA Tianle LEI Jianfei DAI 《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》 SCIE EI CSCD 2023年第5期703-715,共13页
Extendible hashing is an effective way to manage increasingly large file system metadata,but it suffers from low concurrency and lack of optimization for non-volatile memory(NVM).In this paper,a multilevel hash direct... Extendible hashing is an effective way to manage increasingly large file system metadata,but it suffers from low concurrency and lack of optimization for non-volatile memory(NVM).In this paper,a multilevel hash directory based on lazy expansion is designed to improve the concurrency and efficiency of extendible hashing,and a hash bucket management algorithm based on groups is presented to improve the efficiency of hash key management by reducing the size of the hash bucket,thereby improving the performance of extendible hashing.Meanwhile,a hierarchical storage strategy of extendible hashing for NVM is given to take advantage of dynamic random access memory(DRAM)and NVM.Furthermore,on the basis of the device driver for Intel Optane DC Persistent Memory,the prototype of high-concurrency extendible hashing named NEHASH is implemented.Yahoo cloud serving benchmark(YCSB)is used to test and compare with CCEH,level hashing,and cuckoo hashing.The results show that NEHASH can improve read throughput by up to 16.5%and write throughput by 19.3%. 展开更多
关键词 Extendible hashing Non-volatile memory(nvm) High concurrency
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MacroTrend: A Write-Efficient Cache Algorithm for NVM-Based Read Cache
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作者 Ning Bao Yun-Peng Chai +1 位作者 Xiao Qin Chuan-Wen Wang 《Journal of Computer Science & Technology》 SCIE EI CSCD 2022年第1期207-230,共24页
The future storage systems are expected to contain a wide variety of storage media and layers due to the rapid development of NVM(non-volatile memory)techniques.For NVM-based read caches,many kinds of NVM devices cann... The future storage systems are expected to contain a wide variety of storage media and layers due to the rapid development of NVM(non-volatile memory)techniques.For NVM-based read caches,many kinds of NVM devices cannot stand frequent data updates due to limited write endurance or high energy consumption of writing.However,traditional cache algorithms have to update cached blocks frequently because it is difficult for them to predict long-term popularity according to such limited information about data blocks,such as only a single value or a queue that reflects frequency or recency.In this paper,we propose a new MacroTrend(macroscopic trend)prediction method to discover long-term hot blocks through blocks'macro trends illustrated by their access count histograms.And then a new cache replacement algorithm is designed based on the MacroTrend prediction to greatly reduce the write amount while improving the hit ratio.We conduct extensive experiments driven by a series of real-world traces and find that compared with LRU,MacroTrend can reduce the write amounts of NVM cache devices significantly with similar hit ratios,leading to longer NVM lifetime or less energy consumption. 展开更多
关键词 non-volatile memory(nvm) solid state disk(SSD) CACHE ENDURANCE
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Garbage Collection and Data Recovery for N2DB
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作者 Shiyu Cai Kang Chen +3 位作者 Mengxing Liu Xuyang Liu Yongwei Wu Weimin Zheng 《Tsinghua Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期630-641,共12页
Non-Volatile Memory(NVM) offers byte-addressability and persistency. Because NVM can be plugged into memory and provide low latency, it offers a new opportunity to build new database systems with a single-layer storag... Non-Volatile Memory(NVM) offers byte-addressability and persistency. Because NVM can be plugged into memory and provide low latency, it offers a new opportunity to build new database systems with a single-layer storage design. A single-layer NVM-Native DataBase(N2 DB) provides zero copy and log freedom. Hence, all data are stored in NVM and there is no extra data duplication and logging during execution. N2 DB avoids complex data synchronization and logging overhead in the two-layer storage design of disk-oriented databases and in-memory databases. Garbage Collection(GC) is critical in such an NVM-based database because memory leaks on NVM are durable. Moreover, data recovery is equally essential to guarantee atomicity, consistency, isolation, and durability properties. Without logging, it is a great challenge for N2 DB to restore data to a consistent state after crashes and recoveries. This paper presents the GC and data recovery mechanisms for N2 DB. Evaluations show that the overall performance of N2 DB is up to 3:6 higher than that of InnoDB. Enabling GC reduces performance by up to 10%,but saves storage space by up to 67%. Moreover, our data recovery requires only 0:2% of the time and half of the storage space of InnoDB. 展开更多
关键词 Non-Volatile memory(nvm) Garbage Collection(GC) data recovery
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Multi-Clock Snapshot Isolation Concurrency Control for NVM Database
6
作者 Xuyang Liu Kang Chen +3 位作者 Mengxing Liu Shiyu Cai Yongwei Wu Weimin Zheng 《Tsinghua Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期925-938,共14页
Multi-Clock Snapshot Isolation(MCSI)is a concurrency control mechanism that implements snapshot isolation on a single-layer Non-Volatile Memory(NVM)database.It stores a single copy of data by using multi-version stora... Multi-Clock Snapshot Isolation(MCSI)is a concurrency control mechanism that implements snapshot isolation on a single-layer Non-Volatile Memory(NVM)database.It stores a single copy of data by using multi-version storage to ensure durability and runtime access.With multi-clock transaction timestamp assignment,MCSI can efficiently generate snapshots with vector clocks and use per-thread transaction status arrays to identify uncommitted versions in NVM.For evaluation,we compared MCSI with the PostgreSQL-style concurrency control used in the single-layer NVM database N2DB.The maximum transaction throughput of MCSI is 101%–195%higher than that of N2DB for the YCSB workloads,and 25%–49%higher for the TPC-C workloads.Moreover,the transaction latency of MCSI remains relatively stable as the thread count increases.With 18 worker threads,the average transaction latency of MCSI is 65%–84%lower than that of N2DB for the YCSB workloads and 16%–43%lower for the TPC-C workloads. 展开更多
关键词 Non-Volatile memory(nvm) snapshot isolation Multi-Version Concurrency Control(MVCC) vector clock
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Design,modelling,and simulation of a floating gate transistor with a novel security feature
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作者 H.Zandipour M.Madani 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2020年第10期33-37,共5页
This study proposes a new generation of floating gate transistors(FGT)with a novel built-in security feature.The new device has applications in guarding the IC chips against the current reverse engineering techniques,... This study proposes a new generation of floating gate transistors(FGT)with a novel built-in security feature.The new device has applications in guarding the IC chips against the current reverse engineering techniques,including scanning capacitance microscopy(SCM).The SCM measures the change in the C–V characteristic of the device as a result of placing a minute amount of charge on the floating gate,even in nano-meter scales.The proposed design only adds a simple processing step to the conventional FGT by adding an oppositely doped implanted layer to the substrate.This new structure was first analyzed theoretically and then a two-dimensional model was extracted to represent its C–V characteristic.Furthermore,this model was verified with a simulation.In addition,the C–V characteristics relevant to the SCM measurement of both conventional and the new designed FGT were compared to discuss the effectiveness of the added layer in masking the state of the transistor.The effect of change in doping concentration of the implanted layer on the C–V characteristics was also investigated.Finally,the feasibility of the proposed design was examined by comparing its I–V characteristics with the traditional FGT. 展开更多
关键词 floating gate transistor(FGT) scanning capacitance microscopy(SCM) metal–oxide–semiconductor(MOS)capacitance non-volatile memory(nvm) reverse engineering
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面向非易失内存的数据一致性研究综述 被引量:12
8
作者 肖仁智 冯丹 +2 位作者 胡燏翀 张晓祎 程良锋 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期85-101,共17页
随着DRAM技术面临密度扩展瓶颈以及高泄漏功耗问题,新型非易失内存(non-volatile memory,NVM)因其非易失、高密度、字节寻址和低静态功耗等特性,已经得到学术界和工业界的广泛关注.新型非易失内存如相变内存(phase change memory,PCM)... 随着DRAM技术面临密度扩展瓶颈以及高泄漏功耗问题,新型非易失内存(non-volatile memory,NVM)因其非易失、高密度、字节寻址和低静态功耗等特性,已经得到学术界和工业界的广泛关注.新型非易失内存如相变内存(phase change memory,PCM)很可能替代DRAM或与DRAM混合作为系统主内存.然而,由于NVM的非易失特性,存储在NVM的数据在面临系统故障时可能由于部分更新或内存控制器写重排序而产生不一致性的问题.为了保证NVM中数据的一致性,确保对NVM写操作的顺序化和持久化是基本要求.NVM有着内在缺陷如有限的写耐久性以及较高的写延迟,在保证NVM数据一致性的前提下,减少NVM写次数有助于延长NVM的寿命并提高NVM系统的性能.重点讨论了基于NVM构建的持久索引、文件系统以及持久性事务等数据一致性研究,以便为实现低开销的数据一致性提供更好的解决方案或思路.最后给出了基于NVM的数据一致性研究展望. 展开更多
关键词 新型非易失内存 非易失内存 相变存储器 系统故障 一致性
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新型非易失性存储器架构的缓存优化方法综述 被引量:11
9
作者 何炎祥 沈凡凡 +3 位作者 张军 江南 李清安 李建华 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1225-1241,共17页
随着半导体工艺的发展,处理器集成的片上缓存越来越大,传统存储器件的漏电功耗问题日益严峻,如何设计高能效的片上存储架构已成为重要挑战.为解决这些问题,国内外研究者讨论了大量的新型非易失性存储技术,它们具有非易失性、低功耗和高... 随着半导体工艺的发展,处理器集成的片上缓存越来越大,传统存储器件的漏电功耗问题日益严峻,如何设计高能效的片上存储架构已成为重要挑战.为解决这些问题,国内外研究者讨论了大量的新型非易失性存储技术,它们具有非易失性、低功耗和高存储密度等优良特性.为探索spintransfer torque RAM(STT-RAM),phase change memory(PCM),resistive RAM(RRAM)和domainwall memory(DWM)四种新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)架构缓存的方法,对比了其与传统存储器件的物理特性,讨论了其架构缓存的优缺点和适用性,重点分类并总结了其架构缓存的优化方法和策略,分析了其中针对新型非易失性存储器写功耗高、写寿命有限和写延迟长等缺点所作出的关键优化技术,最后探讨了新型非易失性存储器件在未来缓存优化中可能的研究方向. 展开更多
关键词 非易失性存储器 存储技术 计算机体系结构 缓存 优化方法
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面向大数据处理的基于Spark的异质内存编程框架 被引量:9
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作者 王晨曦 吕方 +4 位作者 崔慧敏 曹婷 John Zigman 庄良吉 冯晓兵 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期246-264,共19页
随着大数据应用的发展,需要处理的数据量急剧增长,企业为了保证数据的及时处理并快速响应客户,正在广泛部署以Apache Spark为代表的内存计算系统.然而TB级别的内存不但造成了服务器成本的上升,也促进了功耗的增长.由于DRAM的功耗、容量... 随着大数据应用的发展,需要处理的数据量急剧增长,企业为了保证数据的及时处理并快速响应客户,正在广泛部署以Apache Spark为代表的内存计算系统.然而TB级别的内存不但造成了服务器成本的上升,也促进了功耗的增长.由于DRAM的功耗、容量密度受限于工艺瓶颈,无法满足内存计算快速增长的内存需求,因此研发人员将目光逐渐移向了新型的非易失性内存(non-volatile memory,NVM).由DRAM和NVM共同构成的异质内存,具有低成本、低功耗、高容量密度等特点,但由于NVM读写性能较差,如何合理布局数据到异质内存是一个关键的研究问题.系统分析了Spark应用的访存特征,并结合OpenJDK的内存使用特点,提出了一套管理数据在DRAM和NVM之间布局的编程框架.应用开发者通过对本文提供接口的简单调用,便可将数据合理布局在异质内存之中.仅需20%~25%的DRAM和大量的NVM,便可以达到使用等量的DRAM时90%左右的性能.该框架可以通过有效利用异质内存来满足内存计算不断增长的计算规模.同时,"性能/价格"比仅用DRAM时提高了数倍. 展开更多
关键词 内存计算 SPARK 异质内存 非易失性内存 编程框架
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用于通用存储和神经形态计算的相变存储器的研究进展
11
作者 连晓娟 李甫 +2 位作者 付金科 高志瑄 王磊 《半导体技术》 北大核心 2024年第1期1-29,共29页
存算一体技术目前被认为是一种可以消除冯·诺依曼计算架构瓶颈的可行性技术。在众多的存算一体器件中,相变存储器(PCM)因其具有非易失性、可微缩性、高开关速度、低操作电压、循环寿命长以及与现有半导体工艺相兼容等优点,被认为... 存算一体技术目前被认为是一种可以消除冯·诺依曼计算架构瓶颈的可行性技术。在众多的存算一体器件中,相变存储器(PCM)因其具有非易失性、可微缩性、高开关速度、低操作电压、循环寿命长以及与现有半导体工艺相兼容等优点,被认为是未来通用存储和神经形态计算器件中最具竞争力的候选者之一。首先介绍了PCM的工作原理和器件材料结构,并详细讨论了PCM在通用存储和神经形态计算领域的应用。PCM具有高集成度和低功耗的共性需求,但这两个应用领域对材料性能有不同的侧重点。详细分析了PCM目前存在的优缺点,如高编程电流导致的功耗问题,以及商业化应用面临的主要挑战。最后,针对PCM的研究现状提出了一系列改进措施,包括材料选择、器件结构设计、预操作、热损耗降低、3D架构,以及解决阻态漂移等问题,以推动其进一步发展和应用。 展开更多
关键词 非易失性存储器(nvm) 相变存储器(PCM) 通用存储 存算一体 神经形态计算
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基于高性能SOC FPGA阵列的NVM验证架构设计与验证 被引量:5
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作者 刘珂 蔡晓军 +2 位作者 张志勇 赵梦莹 贾智平 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期265-272,共8页
新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)技术日渐成熟,延迟越来越低,带宽越来越高,未来将不仅有可能取代以动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)为代表的易失型存储设备在主存中的垄断地位,还有可能取代传统Flash... 新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)技术日渐成熟,延迟越来越低,带宽越来越高,未来将不仅有可能取代以动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)为代表的易失型存储设备在主存中的垄断地位,还有可能取代传统Flash和机械硬盘作为外存服务未来的计算机系统.如何综合各类新型存储的特性,设计高能效的存储架构,实现可应对大数据、云计算所需求的新型主存系统已经成为工业界和学术界的研究热点.提出基于高性能SOC FPGA阵列的NVM验证架构,互联多级FPGA,利用多层次FPGA结构扩展链接多片NVM.依据所提出的验证架构,设计了基于多层次FPGA的主从式NVM控制器,并完成适用于该架构的硬件原型设计.该架构不仅可以实现测试同类型多片NVM协同工作,也可以进行混合NVM存储管理方案验证. 展开更多
关键词 非易失存储器 FPGA阵列 混合存储 nvm存储控制器 片上系统FPGA
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′C6000的片外Flash编程加载方法研究 被引量:5
13
作者 杨尚胜 姚振东 《成都信息工程学院学报》 2007年第1期9-13,共5页
利用′C6000系列DSP的DMA/EDMA上电自动引导构思出′C6000的两级引导加载原理,仿照′C5000的Flash在线编程技术形成′C6000片外Flash的程序固化方法,通过DSK6711平台展现出′C6000外扩Flash的在线编程和两级引导加载自举的具体实现步骤。
关键词 DSP 'C6000 引导加载 在线编程 非易失存储器
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新型非易失存储的安全与隐私问题研究综述 被引量:6
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作者 徐远超 闫俊峰 +3 位作者 万虎 孙凤芸 张伟功 李涛 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1930-1942,共13页
近年来,以相变存储器(phase change memory,PCM)为代表的各种新型非易失存储(nonvolatile memory,NVM)技术得到广泛关注.NVM同时具有传统内存的字节寻址特性和外存的非易失特性,因而可以同时替代内存和外存,也可以用于混合存储体系结构.... 近年来,以相变存储器(phase change memory,PCM)为代表的各种新型非易失存储(nonvolatile memory,NVM)技术得到广泛关注.NVM同时具有传统内存的字节寻址特性和外存的非易失特性,因而可以同时替代内存和外存,也可以用于混合存储体系结构.NVM具有低延时、高密度、低功耗的优势,有效缓解了存储墙问题.然而,由于应用程序可以直接通过存取指令(load/store)接口访问NVM,并且掉电后存储在NVM上的信息不会丢失,这给NVM的应用带来了一些新的安全和隐私挑战.首先讨论了持久化内存泄漏、不经意写操作、元数据安全、恶意磨损攻击、非易失指针等NVM应用中可能存在的安全问题以及最新的解决方案;然后讨论了数据保护、信息泄露等NVM应用中可能存在的隐私问题及现有的解决方案;最后探讨了NVM还需解决的安全和隐私问题,包括非易失缓存、程序安全等,并提出了一些解决方案,包括权限和保护机制的融合、使用易失性的NVM等. 展开更多
关键词 内存泄漏 非易失性存储 安全 隐私 磨损攻击 不经意写
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一种支持大页的层次化DRAM/NVM混合内存系统 被引量:5
15
作者 陈吉 刘海坤 +3 位作者 王孝远 张宇 廖小飞 金海 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2050-2065,共16页
随着大数据应用的涌现,计算机系统需要更大容量的内存以满足大数据处理的高时效性需求.新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)结合传统动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)组成的混合内存系统具有内存容量大、功... 随着大数据应用的涌现,计算机系统需要更大容量的内存以满足大数据处理的高时效性需求.新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)结合传统动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)组成的混合内存系统具有内存容量大、功耗低的优势,因而得到了广泛关注.大数据应用同时也面临着旁路转换缓冲器(translation lookaside buffer,TLB)缺失率过高的性能瓶颈.大页可以有效降低TLB缺失率,然而,在混合内存中支持大页面临着大页迁移开销过大的问题.因此,设计了一种支持大页和大容量缓存的层次化混合内存系统:DRAM和NVM分别使用4KB和2MB粒度的页面分别进行管理,同时在DRAM和NVM之间实现直接映射.设计了基于访存频率的DRAM缓存数据过滤机制,减轻了带宽压力.提出了基于内存实时信息的动态热度阈值调整策略,灵活适应应用访存特征的变化.实验显示:与使用大页的全NVM内存系统和缓存热页(caching hot page,CHOP)系统相比平均有69.9%和15.2%的性能提升,而与使用大页的全DRAM内存系统相比平均只有8.8%的性能差距. 展开更多
关键词 动态随机存储器 非易失性存储器 混合内存 大页 缓存过滤
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内存高效的持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache
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作者 倪瑞轩 蔡淼 叶保留 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第4期1172-1179,共8页
为了在数据密集型工作流下有效降低缓存碎片整理开销并提高缓存命中率,提出一种持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache(Distributed File System Cache)。DFS-Cache基于非易失性内存(NVM)设计实现,能够保证数据的持久性和崩溃一致性... 为了在数据密集型工作流下有效降低缓存碎片整理开销并提高缓存命中率,提出一种持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache(Distributed File System Cache)。DFS-Cache基于非易失性内存(NVM)设计实现,能够保证数据的持久性和崩溃一致性,并大幅减少冷启动时间。DFS-Cache包括基于虚拟内存重映射的缓存碎片整理机制和基于生存时间(TTL)的缓存空间管理策略。前者基于NVM可被内存控制器直接寻址的特性,动态修改虚拟地址和物理地址之间的映射关系,实现零拷贝的内存碎片整理;后者是一种冷热分离的分组管理策略,借助重映射的缓存碎片整理机制,提升缓存空间的管理效率。实验采用真实的Intel傲腾持久性内存设备,对比商用的分布式文件系统MooseFS和GlusterFS,采用Fio和Filebench等标准测试程序,DFS-Cache最高能提升5.73倍和1.89倍的系统吞吐量。 展开更多
关键词 非易失性内存 分布式文件系统 客户端缓存 缓存碎片整理 冷热数据分组 缓存设计
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基于非易失性内存的知识图谱系统优化研究
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作者 柴艳峰 李加姝 +4 位作者 李雨航 柴云鹏 张蔷 张睿 潘理虎 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第15期270-276,共7页
分布式系统的高扩展性和高可用性使得在其上构建大规模知识图谱已经成为产业发展趋势。新兴的分布式图数据库更推崇采用NoSQL等数据模型,如键值存储作为其存储引擎,以进一步提高其可扩展性和实用性。在这种情况下,上层的图查询语言的语... 分布式系统的高扩展性和高可用性使得在其上构建大规模知识图谱已经成为产业发展趋势。新兴的分布式图数据库更推崇采用NoSQL等数据模型,如键值存储作为其存储引擎,以进一步提高其可扩展性和实用性。在这种情况下,上层的图查询语言的语句会被翻译成一组混合的键值操作。为了加速查询翻译生成的键值操作,提出了基于非易失性内存查询性能加速(knowledge graph booster,KGB)的知识图谱系统。KGB主要包含面向邻域查询加速的NVM辅助索引,用于降低键值存储的读取成本;快速响应的改进Raft算法,用于实现高效的键值存取操作;以及面向键值存储引擎的调优机制,为知识图谱存储系统获得额外的性能提升。通过实验表明,KGB能有效降低知识图谱系统的平均延迟和尾延迟的影响,实现更高的性能提升。 展开更多
关键词 知识图谱 键值存储 非易失性内存
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通过非易失存储和检查点优化缓解日志开销 被引量:6
18
作者 万虎 徐远超 +2 位作者 闫俊峰 孙凤芸 张伟功 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1351-1361,共11页
在文件系统进行用户数据和元数据的持久化过程中,如果出现异常掉电或系统崩溃,可能导致文件系统出现数据的不一致性问题.现有的Ext4文件系统通过写前日志(write-ahead logging,WAL)技术结合事务机制来保证持久化操作的一致性.写前日志... 在文件系统进行用户数据和元数据的持久化过程中,如果出现异常掉电或系统崩溃,可能导致文件系统出现数据的不一致性问题.现有的Ext4文件系统通过写前日志(write-ahead logging,WAL)技术结合事务机制来保证持久化操作的一致性.写前日志技术将文件系统元数据写入磁盘2次,元数据的粒度小、数量大、重复度高,影响了程序的性能,也缩短了Flash存储介质的使用寿命.针对这一问题,提出了使用新型非易失存储(non-volatile memory,NVM)作为存放日志的独立外部设备,并通过存取指令(load/store)接口直接访问;同时使用倒序扫描(reverse scan)技术对检查点(checkpoint)流程进行优化,减少同一数据块的重复写操作.实验结果表明,使用NVM作为外部日志分区,对于写操作比重较大的程序,在HDD上带宽提升接近50%;在SSD上带宽提升达到23%;在checkpoint时使用倒序扫描之后,写入次数降低明显,带宽提升接近20%. 展开更多
关键词 文件系统 非易失存储 日志 事务 崩溃一致性 检查点
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BOOM-KV:基于RDMA的高性能NVM键值数据库
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作者 李文捷 蒋德钧 +1 位作者 熊劲 包云岗 《高技术通讯》 CAS 2023年第1期29-41,共13页
随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低,设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通... 随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低,设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通信协议。遗憾的是,现有工作或采用NVM不感知的RDMA协议,或采用低效的NVM感知的RDMA协议,这导致它们无法最大化KV数据库的性能。本文提出了BOOM协议——一种新型的NVM感知的RDMA协议。相较于NVM不感知的协议,BOOM协议允许直接对远端NVM进行RDMA操作,消除了冗余的数据拷贝;相较于现有的NVM感知的协议,它可以显著减少元数据请求,降低KV请求的端对端延迟。在BOOM协议的基础上构建了BOOM-KV,并针对服务端中央处理器(CPU)利用率和宕机持久化等问题进一步进行优化。将BOOM-KV与最新的研究成果进行对比,结果表明,BOOM-KV能显著降低请求延迟,其中PUT延迟最大降低了42%,GET延迟最大降低了41%,并且展现出良好的扩展性。 展开更多
关键词 非易失性内存(nvm) 远程直接内存访问(RDMA) 键值(KV)数据库
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基于铁电晶体管的存储与存算一体电路
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作者 刘勇 李泰昕 +2 位作者 祝希 杨华中 李学清 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3083-3097,共15页
近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管(FeFET)为代表的新型非易失存储器(N... 近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管(FeFET)为代表的新型非易失存储器(NVM)提供了新的机遇。FeFET具有非易失、高能效、高开关比等特点,非常适合低功耗、高密度场景下的存储与存算一体(CiM)应用,为数据密集型应用在边缘端的部署提供支持。该文回顾了FeFET的发展历程、结构、特性以及建模相关的工作,概述了FeFET存储器在电路结构和访存机制上的探索与优化。进一步地,该文还探讨了FeFET CiM在非易失计算、存内逻辑计算、矩阵向量乘法以及内容可寻址存储器上的应用。最后,该文从不同方面分析并展望了基于FeFET的存储与CiM电路的前景与挑战。 展开更多
关键词 铁电晶体管 铁电器件 存储器 存内计算 非易失存储器
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