2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a data stream management system using special hardware assistance
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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, 大学院情報理工学研究科, 教授 (60210738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉見 真聡 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (00548000)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | データストリーム処理 / リコンフィギャラブル計算 / FPGA / 専用ハードウェア / 結合演算 / スライディングウィンドウ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28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処理用ハードウェア開発： 27年度までにFPGA実装したスライディングウィンドウを用いた結合演算処理ハードウェアを複数FPGAボード対応に拡張した．
２．クエリコンパイラの開発： ユーザがビッグデータ処理アプリケーションで使用するクエリプランをSQLで入力し，これをFPGAで実行するためのハードウェア設計情報を出力するためのクエリコンパイラを開発し，実験用クエリTPC-Hへ対応した．
３．マルチノード支援ソフトウェア開発： ネットワーク結合した複数FPGAボード搭載ホストでストリーム処理を実行支援するためのシステムソフトウェアTAMAMOを開発した．TAMAMOは，各ホスト上にデーモンプロセスを常駐し，FPGAボード間のデータ通信やデータ通信経路上のFPGAでの演算を指示する関数を提供する．
４．結合演算性能： 上記１で開発した結合演算ハードウェアモジュールを搭載するアバールデータ社製APX7142FPGAボードを実装したホストを4ノードネットワーク結合し，ストリームデータ結合演算の性能を測定した．ウィンドウサイズを4096タプル／ノードとした場合，開発したハードウェアはソフトウェア実行した場合に比べて約9.2倍のスループット，58倍の電力当たり性能を達成した．また，電力当たり性能はノード数を増やす程大きくなることが分かった．
５．集約演算性能： 開発した集約演算ハードウェアモジュールをAPX7142FPGAボードに実装してストリームデータ集約演算の性能を測定した．FPGA実行は，ウィンドウサイズを大きくしても約63.5メガタプル／秒のスループットを維持することを確認した．一方，ソフトウェア実行では，通信プロトコル処理がボトルネックとなり１メガタプル／秒未満の性能となった．
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