| Project/Area Number |
23K28057
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| Project/Area Number (Other) |
23H03367 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60050:Software-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
山田 浩史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00571572)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | Consolidation / DBMS / Persistent Memory / Data Centers |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，不揮発性メモリ(Persistent Memory, PM)搭載型サーバマシンにおいて PM を指向するデータベース管理システム(PM-aware DBMS)の柔軟な集約を可能にする基盤ソフトウェア技術を創出することにある．従来困難であったPM-aware DBMS への PM，DRAM および SSD の動的な割り当て変更を可能とし，個々の PM-aware DBMS の性能を劣化させることなくサーバマシンへの集約度を高める．加えて，PM 割り当てポリシーの構築および動的割り当てを応用したライブ移送方式を新規提案し，ソフトウェアとして実現して定量的に利害得失を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は，メモリオブジェクト動的再調整機構の詳細設計およびプロトタイプの実装を行った．Linux 上で稼働する pmem-rocksdb は LSM-tree をベースとした DBMS であり，Memtable を DRAM に，SSTable および Write-ahed Log を SSD にそれぞれ配置する．PM を App-direct モードに設定することで Memtable，SSTable および Write-ahead Log を PM 上に配置できる．これらのメモリオブジェクトを異なる資源に再配置できるよう拡張を施す．具体的には Memtable を DRAM-PM 間で，SSTable とWrite-ahead Log を SSD-PM 間で移動できるようにする．Memtable と Write-ahead Log の大きさおよび配置箇所を変える際は，それぞれが初期化されるタイミングで行う．Memtable はデータアイテムが規定量を超えるとその内容を SSTable としてストレージに書き出すので，そのタイミングでオブジェクトサイズの変更ならびに PM/DRAM 用のデータ構造に差し替える．Write-ahead Log は，ログ内容が SSTable に反映されるタイミングでサイズの変更ならびに PM/SSD 用のデータ構造に差し替える．Write-ahead Log は Memtable の更新のアトミックな永続性を保証するために存在するため，PM に配置した際にはロギングをオフに，また DRAM に配置した際にはオンにするようにする．SSTable はデータアイテムを保持するオブジェクトであり，大きさを変更することができないため，SSD-PM 間を移動させる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度内の目標を達成しており，スムーズに次年度の計画に移行できるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，メモリオブジェクト動的再調整機構のプロトタイプ洗練ならびにライブ移送の詳細設計および実装を行う．作成したプロトタイプに対して，まずは簡単なワークロードを与えながらその挙動が意図通りのものであるかを確認する．今回題材とした pmem-rocksdb は Facebook で利用されている RocksDB を礎としており，コンパクションによる SSTable の非同期の最適化や，データアイテムをキャッシュするブロックキャッシュといった Memtable とは別のインメモリのデータ構造を保持するなど複雑な仕組みを有する．そのため，性能異常など挙動把握が困難な現象に遭遇することが予想される．そのため，まずは自作の read-only のワークロードからはじめ，write-only，read-write が混在しているワークロードを与える．挙動を完全に把握しているワークロードを与えることで，プロトタイプが意図通りに動作しているかを細やかに把握することができる．この際，データアイテムサイズを大小させてコンパクションとの親和性も綿密に解析する．実践的なワークロードに対しての不具合を避けるために，この作業には多く時間を割く予定である．
それ以降の年度は，ライブ移送機構のプロトタイプの洗練，PM割り当てポリシーの考案，ならびにこれらの機構を含めた総合的な定量的評価を実施する．オブジェクト動的再調整機構同様，ライブ移送機構もワークロードをかけながら丁寧に動作確認をしていく．プロトタイプを組み込んだ pmem-rocksdb を複数稼働させて，PM割り当てポリシーを適用し，集約したpmem-rocksdbのトータルのスループットがポリシー通りに推移するかを定量的に評価する．
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