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Persistent Managed Heap on Non-Volatile Memory

Research Project

Project/Area Number 19K11904
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60050:Software-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2020-2022)
Kochi University of Technology (2019)

Principal Investigator

Ugawa Tomoharu  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (50423017)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords不揮発性メモリ / マネージドランタイム / 並行処理 / メモリ管理 / 省電力計算 / 仮想機械 / トランザクション / チェックポインティング / 永続オブジェクト / データベース / ガーベージコレクション / ランタイムシステム / プログラミング言語 / マネージド言語
Outline of Research at the Start

本研究では,Java言語のような,仮想機械(VM)が抽象化したメモリをプログラムに提供するプログラミング言語(マネージド言語)のために,不揮発性メモリを用いてシステム再起動後に内容を復元できるヒープ領域(永続化ヒープ)を提供するためのVM実装技術を開発する.1年目は基礎的なデータの収集と,2年目以降のアルゴリズム検証のための実装の準備を行う.2年目は並行ガベージコレクションのアルゴリズムを開発する.3年目以降は非永続化ヒープに作ったデータを永続化ヒープに移動させる仕組みを改良する.この研究では,海外の永続化ヒープの研究を行っているグループと協力する.

Outline of Final Research Achievements

We studied high level abstractions of non-volatile memory in programming languages. We used the orthogonal persistency model to allow the programmers to write programs without handling non-volatile memory explicitly. We proposed to create replicas of objects in non-volatile memory to make the objects persistent and implemented it in OpenJDK, which is a widely used Java virtual machine. Our system had a similar overhead to the other work done by another group separately. We also developed GC for non-volatile memory and C++ libraries to support persistent transactions and checkpointing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題では不揮発性メモリという新しいメモリデバイスを使って,ソフトウェアやハードウェアの障害に備えてソフトウェアが処理しているデータを保存する技術を研究した.不揮発性メモリを明示的に扱うプログラムを記述しなくても,常に必要なデータが自動的に保存され,かつ,保存している間もソフトウェアが実行を続けることができる仕組みを提案し,試作した.この技術はデータベースのようなシステムの実装で利用されることを想定しており,データベースの高速化や,ソフトウェアに合わせた小型のデータベースの構築を容易にすることにつながる.

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 不揮発性メモリを用いたJavaオブジェクト永続化のオーバヘッドの調査 (採録決定)2021

    • Author(s)
      松本 康太郎, 高田 喜朗, 鵜川 始陽
    • Journal Title

      コンピュータソフトウェア

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Replication-based Object Persistence by Reachability2022

    • Author(s)
      Kotaro Matsumoto, Tomoharu Ugawa, Hideya Iwasaki
    • Organizer
      2022 ACM SIGPLAN International Symposium on Memory Managemet
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複製に基づく永続化を行うシステムにおける不揮発性メモリ管理手法2022

    • Author(s)
      長安尚之, 鵜川始陽, 松本康太郎, 岩崎英哉
    • Organizer
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発性メモリにオブジェクトの複製を作るJava VMにおけるvolatileフィールドの永続化2022

    • Author(s)
      松本康太郎, 高田喜朗, 鵜川始陽
    • Organizer
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発性メモリを用いた高い応答性を持つ定期的チェックポインティング2022

    • Author(s)
      中田昌輝, 鵜川始陽
    • Organizer
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] オブジェクトの到達可能性による永続化をリードバリアを使わずに実現するアルゴリズムとその予備評価2021

    • Author(s)
      鵜川始陽,松本康太郎,岩崎英哉
    • Organizer
      日本ソフトウェア科学会 第38回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発性メモリを使ったデータ永続化システムNV-HTMの評価2020

    • Author(s)
      飯干 寛幸,松本 康太郎,鵜川 始陽
    • Organizer
      第148回 システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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