不揮発性メインメモリのオペレーティングシステムサポート

• Project/Area Number: 26280018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Software
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 追川 修一 筑波大学, システム情報系, 教授 (00271271)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2017: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2015: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: ソフトウェア / オペレーティングシステム / ファイルシステム / 不揮発性メモリ

Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、統合ファイルシステム機構における不揮発性メインメモリの汎用化を、オペレーティングシステムのファイルシステムレイヤの一般的な拡張として実現するための研究を行った。不揮発性メインメモリは、その不揮発性によりストレージとしての機能を提供することができるが、ストレージとして一般的なブロックストレージよりも高性能であるため、その容量は制限されたものとなっている。そこで、不揮発性メインメモリのストレージとしての機能により汎用性を持たせるためには、容量の制限を緩和する必要がある。そこで、不揮発性メインメモリの汎用化では、不揮発性メインメモリに大容量のブロックストレージを組み合わせることにより、ストレージの容量を拡張する。ここで、ストレージの容量を透過的に拡張しつつ、不揮発性メインメモリの長所であるメモリインタフェースを維持することが設計の要点となる。メモリインタフェースを維持することで、同期的なアクセスが可能になり、アクセスの高速化が可能になる。
不揮発性メインメモリの汎用化は、ファイルシステムレイヤの一般的な拡張として実現した。従来、デバイスドライバレベルで複数デバイスを統合する手法が提供されてきた。不揮発性メインメモリの汎用化も、デバイスドライバレベルで実現するのが自然な拡張である。しかしながら、デバイスドライバレベルでの実現では、メモリインタフェースを維持するために煩雑なインタフェースを提供する必要があり、またファイルシステムレベルでは利用可能な情報が利用できないという欠点があった。そこで、ファイルシステムレイヤで実現することで、インタフェースが単純化でき、またファイルシステムレベルでの情報を利用した高速化が可能であることがわかった。研究成果は、Linuxカーネルに実装し、メモリストレージに対応したファイルシステムを容易に汎用化できることを明かにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] ブロックストレージとの組合せによるメモリストレージ容量拡張手法 (2015)
  • Author(s): 追川修一
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌：コンピューティングシステム Volume: 8 Pages: 15-24
  • NAID: 120007129947
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ゲストOS軽量化のためのストレージ仮想化手法 (2015)
  • Author(s): 追川修一
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌：コンピューティングシステム Volume: 8 Pages: 1-11
  • NAID: 110009885941
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-Volatile Main Memory Management Methods based on a File System (2014)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Journal Title: SpringerPlus Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1186/2193-1801-3-494
  • NAID: 120007136304
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Memory Interface Simplifies Storage Virtualization (2017)
  • Author(s): Shuichi Oikawa, Gaku Nakagawa
  • Organizer: International Conference on Cloud Computing, GRIDs, and Virtualization (CLOUD COMPUTING 2017)
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 2017-02-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Placement Based on Data Semantics for NVDIMM/DRAM Hybrid Memory Architecture (2017)
  • Author(s): Gaku Nakagawa, Shuichi Oikawa
  • Organizer: International Conference on Cloud Computing, GRIDs, and Virtualization (CLOUD COMPUTING 2017)
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 2017-02-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Practical Uses of Memory Storage Extension (2016)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: International Conference on Applied Computing & Information Technology (ACIT 2016)
  • Place of Presentation: Las Vegas, NV, USA
  • Year and Date: 2016-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MSX: Memory Storage Extension for Linux 4.0 and Beyond (2015)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: ACM Conference on Research in Adaptive and Convergent Systems (RACS 2015)
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accelerating Storage Access by Combining Block Storage with Memory Storage (2015)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: 14th IEEE/ACIS International Conference on Computer and Information Science (ICIS 2015)
  • Place of Presentation: Las Vegas, NV, USA
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Towards High Performance Big Data Processing by Making Use of Non-Volatile Memory (2015)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: 5th International Conference on Cloud Computing and Services Science (CLOSER 2015)
  • Place of Presentation: Lisbon, Portugal
  • Year and Date: 2015-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Exposing Non-Volatile Memory Cache for Adaptive Storage Access (2015)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: 30th ACM Symposium On Applied Computing (SAC 2015)
  • Place of Presentation: Salamanca, Spain
  • Year and Date: 2015-04-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adapting Byte Addressable Memory Storage to User-Level File System Services (2014)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: ACM Conference on Research in Adaptive and Convergent Systems (RACS 2014)
  • Place of Presentation: Towson, MD, USA
  • Year and Date: 2014-10-05 – 2014-10-08
• [Presentation] An Analysis of The Relationship between A Write Access Reduction Method for NVM/DRAM Hybrid Memory with Programming Language Runtime Support and Execution Policies of Garbage Collection (2014)
  • Author(s): Gaku Nakagawa, Shuichi Oikawa
  • Organizer: International Conference on Software Engineering Research, Management and Applications (SERA 2014)
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center, Kitakyushu
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [Presentation] A Feasibility Study of Hybrid DRAM and Flash Memory Management Unit (2014)
  • Author(s): Hirotaka Kawata, Shuichi Oikawa
  • Organizer: International Conference on Software Engineering Research, Management and Applications (SERA 2014)
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center, Kitakyushu
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [Presentation] Performance Impact of New Interface for Non-Volatile Memory Storage (2014)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: International Conference on Software Engineering Research, Management and Applications (SERA 2014)
  • Place of Presentation: Kitakyushu International Conference Center, Kitakyushu
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [Presentation] Virtualizing Storage as Memory for High Performance Storage Access (2014)
  • Author(s): Shuichi Oikawa
  • Organizer: IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing with Applications (ISPA-14)
  • Place of Presentation: Milan, Italy
  • Year and Date: 2014-08-26 – 2014-08-28