2014 Fiscal Year Research-status Report
専用ハードウェアを用いたデータストリーム管理システムの開発
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26330061
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
吉永 努 電気通信大学, その他の研究科, 教授 (60210738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉見 真聡 電気通信大学, その他の研究科, 助教 (00548000)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ストリームデータ処理 / リコンフィギャラブル計算 / FPGA / 集約演算 / 専用ハードウェア / 動的再構成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度の研究成果は，以下の通りである．
１．高速・低電力なストリームデータ処理用ハードウェアの開発： ストリームデータ処理用ハードウェアとして，ユーザがSQL言語で記述したクエリを実行するConfigurable Query Processing Hardware (以下，CQPHと呼ぶ)を開発し，FPGAに実装した．CQPHは，グループ毎の集約演算クエリを1タプル／クロックサイクルで実行可能である．また，CQPHは実行するクエリを低コストで変更可能なことに特徴がある．
２．CQPH用クエリコンパイラの開発： ユーザがSQL言語で記述したクエリをCQPHで実行するためのクエリコンパイラを開発し，実験により正しく動作することを確認した．CQPHコンパイラは，ユーザによって与えられるクエリをパース／コンパイルし，CQPH専用のクエリ構成情報を生成する．クエリ構成情報は，コンフィギュレーション・タプルと呼ぶ単位に分割し，CQPHへストリーム転送することによってCQPHの動的な設定を実現する．
３．ストリームデータ処理アプリケーション実験： 入力ストリームデータに対してグループ毎に集約演算クエリを実行するアプリケーションの性能評価を行った．入力ストリームデータとして，NASDAQ25種銘柄のログデータを実験用に＜Simbol, Price, Volume, Time＞の4つのフィールド（各32ビット）のタプル（4x32-bit=128-bit）にフォーマットし，100万タプル／秒程度の入力スループットでCQPHに入力した．実験により，CQPHはグループ毎の集約演算クエリをソフトウェアに比べて10～100倍の高スループットで実行することを確認した．
以上の研究成果は，現在国内特許出願中，米国学会論文誌に投稿中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
交付申請書の研究目的に記載した下記１と２については，概ね順調に進んでいる．ただし，研究成果の特許出願と論文誌への投稿のため，27年度に予定していたこれらのチューニング，個別評価を26年度に前倒して実施した．このため，下記３に関わる実アプリケーションの開発にやや遅れが出ている．
１．高速・低電力なストリームデータ処理用ハードウェアの開発
２．上記専用ハードウェア用クエリコンパイラの開発
３．上記１と２を用いたデータストリーム管理システム（DSMS）の構築とストリームデータ処理の実アプリケーションを用いた有効性検証
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| Strategy for Future Research Activity |
上記【現在までの達成度】に記載の通り，既に27年度実施計画の一部を先行して進めており，ここまでの成果は外部から良好な反響を得ている．実アプリケーションの開発と評価は，企業等との共同研究が必要なことから引き続きその可能性を探る．
また，26年度に実施したストリームデータ処理における集約演算に対する良好な研究成果から，他のデータベース演算に対する本研究手法の有効性の見通しを得ており，27年度はそれに関しても探求する予定である．具体的には，ストリームデータ処理におけるスライディングウィンドウ内の結合演算について，同様なアプローチにより高スループット，低レイテンシ，低電力なクエリ実行エンジンの実現に取り組む．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は，主に購入予定であった実験用FPGAボードの発売メーカからの発売時期が予定よりも遅れたためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の理由により，26年度購入予定であった新しい実験用FPGAボードを27年度に購入する．翌年分として請求した助成金は，主に旅費や成果発表のための学会参加費等に使用する．
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