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Software architecture of high-performance database engines for exploiting storage class memory

Research Project

Project/Area Number 20H04191
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60080:Database-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Goda Kazuo  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (80574699)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywordsストレージクラスメモリ / データベースエンジン / データベース
Outline of Research at the Start

ストレージクラスメモリは、永続性と低レイテンシ性を備え、従来、主記憶装置を構成していたDRAM、若しくは、補助記憶装置を構成していた磁気ディスクドライブおよびフラッシュメモリの何れとも特性を異にする点が特長的であり、データベースシステムに於ける活用方法は未だ解明されていない。本研究では、ストレージクラスメモリの当該特性に高度に適合することにより高速化を実現するデータベースエンジン(データベースシステムの中核的なソフトウェア)の構成法を明らかにすると共に、その有効性を実証することに挑戦し、これによって次代の新たな記憶管理アーキテクチャを確立することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

This research explores system software architecture for data-intensive processing, including database engines, to take advantage of the low-latency characteristics of storage class memory, a new persistent storage medium. We have invented software control methods related to input/outputs, implemented them into multiple data-intensive software prototypes, and performed intensive experiments with different workloads, such as analytical relational database processing and data mining processing. The experiments have successfully clarified that the developed methods, particularly an affinity control method, contribute to significant performance improvement.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ビッグデータ、DXという言葉が象徴するように、データを基軸として新たな産業的価値や社会的ソリューションを創造する機運が随所に見られ、国際的な競争が活発に進んでいる。本研究成果はそのようなデータ活用を担う中核的なソフトウェアを対象として、ストレージクラスメモリなる新たな種類の記憶媒体に着目し、基盤的なソフトウェア制御手法(特に、計算機の構成を意識した親和的入出力制御)を世界に先駆けて開発することに成功しており、新たな学術的展開に繋がる他、産業的な活用の潜在性も高く、学術・社会の両面で意義深いものと言える。

Report

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

    (27 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Dynamic Fault Tolerance for Multi-Node Query Processing2022

    • Author(s)
      Yutaro Bessho, Yuto Hayamizu, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E105.D Issue: 5 Pages: 909-919

    • DOI

      10.1587/transinf.2021DAP0004

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • Year and Date
      2022-05-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Efficient Parallel Mining of High-utility Itemsets on Multicore Processors2023

    • Author(s)
      Genki Kimura, Yuto Hayamizu, R. Uday Kiran, Masaru Kitsuregawa, Kazuo Goda
    • Organizer
      Proceedings of the 39th IEEE International Conference on Data Engineering (ICDE 2023)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シノプシス埋込みによる近似問合せ処理の試作実装と初期評価2023

    • Author(s)
      髙田実佳,喜連川優, 合田和生
    • Organizer
      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第21回日本データベース学会年次大会(DEIM2023)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 再帰的演算を含む分析処理の高効率な並列実行方式の提案と有効性評価2023

    • Author(s)
      木村元紀,早水悠登,ウダイラゲ,喜連川優,合田和生
    • Organizer
      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第21回日本データベース学会年次大会(DEIM2023)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発メモリを対象とする空間索引構造の実装方式の検討と予備実験2023

    • Author(s)
      吉岡弘隆,早水悠登,合田和生,喜連川優
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      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第21回日本データベース学会年次大会(DEIM2023)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] GPU直接IOを用いたデータベース問合せ処理の検討と予備実験2023

    • Author(s)
      三浦優也,小沢健史,合田和生
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      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第21回日本データベース学会年次大会(DEIM2023)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] μ-join: Efficient Join with Versioned Dimension Tables2022

    • Author(s)
      Mika Takata, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
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      Proceedings of the 27th International Conference on Database Systems for Advanced Applications (DASFAA 2022)
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      2022 Annual Research Report
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  • [Presentation] Exploiting Embedded Synopsis for Exact and Approximate Query Processing2022

    • Author(s)
      Hiroki Yuasa, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
    • Organizer
      Proceedings of the 33rd International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA 2022)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] pmmeter: A Microbenchmark for Understanding Synchronization Cost on Persistent Memory2022

    • Author(s)
      Hirotaka Yoshioka, Yuto Hayamizu, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
    • Organizer
      Proceedings 2023 International Conference on Big Data and Smart Computing (BigComp 2023)
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      2022 Annual Research Report
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  • [Presentation] 不揮発メモリを対象とする性能マイクロベンチマークpmmeterの検討と予備試験2022

    • Author(s)
      吉岡弘隆,早水悠登,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会データ工学研究会,電子情報通信学会技術報告
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] NUMA環境に於ける高効用アイテムセットマイニングの並列実行方式の検討と予備実験2022

    • Author(s)
      木村元紀,早水悠登,ラゲウダイキラン,合田和生,喜連川優.吉岡弘隆,早水悠登,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会データ工学研究会,電子情報通信学会技術報告
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ストレージ上のデータベースに対するCPUとGPUを併用した基本処理の実行方式に関する予備実験2022

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      三浦優也,小沢健史,合田和生
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      情報処理学会データベースシステム研究会,電子情報学会研究報告
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Early experience of Utilizing Persistent Memory for Database Bulk Loading2022

    • Author(s)
      Tsuyoshi Ozawa, Ryoji Kawamichi, Yuto Hayamizu, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
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      The 20th USENIX Conference on File and Storage Technologies (FAST2022), Refereed Work-in-Progress Presentation
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      2021 Annual Research Report
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  • [Presentation] 既存データ構造へのシノプシス組み込みによる近似問合せ手法2022

    • Author(s)
      湯浅拓樹,合田和生,喜連川優
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      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第20回日本データベース学会年次大会(DEIM2022)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 世代管理されたディメンション表を対象とする結合処理の効率的実行2022

    • Author(s)
      髙田実佳,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第20回日本データベース学会年次大会(DEIM2022)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 並列データベースシステムに於けるRDMAを用いたリモート入出力性能の測定と問合せ処理への影響2022

    • Author(s)
      加藤滉貴,小沢健史,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第20回日本データベース学会年次大会(DEIM2022)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効用アイテムセットマイニングの高効率な並列化手法とその評価2022

    • Author(s)
      木村元紀,合田和生, Rage Uday Kiran,喜連川優
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第20回日本データベース学会年次大会(DEIM2022)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発性メモリ性能測定のためのマイクロベンチマークの設計と実装2022

    • Author(s)
      吉岡弘隆,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第20回日本データベース学会年次大会(DEIM2022)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] B+木へのシノプシス埋め込みによる近似問合せとその予備的な実験2021

    • Author(s)
      湯浅拓樹,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会データ工学研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 並列データベースシステムに於けるRDMAを用いたリモート入出力性能の検討2021

    • Author(s)
      加藤滉貴,小沢健史,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      電子情報通信学会データ工学研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Thread-specific Database Buffer Management in Multi-core NVM Storage Environments2021

    • Author(s)
      Tsuyoshi Ozawa, Yuto Hayamizu, Kazuo Goda, Masaru Kitsuregawa
    • Organizer
      12th Annual Non-Volatile Memories Workshop
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      2020 Annual Research Report
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  • [Presentation] 不揮発メモリデバイスを対象とする結合演算のマルチスレッド実行性能に関する実験と一考察2021

    • Author(s)
      吉岡弘隆,小沢健史,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      電子情報通信学会第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第19回日本データベース学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] RDMAを用いたリモート入出力性能の実験的考察2021

    • Author(s)
      加藤滉貴,小沢健史,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第19回日本データベース学会年次大会
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  • [Presentation] B+木の付加情報を用いた近似問合せ手法の検討2021

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      湯浅拓樹,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第19回日本データベース学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 世代管理されたマスタ表とトランザクション表との結合処理に関する考察2021

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      髙田実佳,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム/第19回日本データベース学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 不揮発メモリデバイスの性能評価のためのマイクロベンチマークに関する初期検討2020

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      吉岡弘隆,合田和生,喜連川優
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      電子情報通信学会データ工学研究会
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  • [Presentation] 不揮発メモリデバイスを対象とするデータベース演算の実行コスト測定方式に関する検討2020

    • Author(s)
      吉岡弘隆,合田和生,喜連川優
    • Organizer
      電子情報通信学会データ工学研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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