基于NVM和HTM的低时延事务处理
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作者简介:

魏星达(1992-),男,博士,助理教授,CCF专业会员,主要研究领域为操作系统,分布式系统;
陈海波(1982-),男,博士,教授,博士生导师,CCF杰出会员,主要研究领域为操作系统,并行与分布式系统;
陆放明(1998-),男,学士,主要研究领域为操作系统,分布式系统;
臧斌宇(1965-),男,博士,教授,CCF杰出会员,主要研究领域为操作系统;
陈榕(1981-),男,博士,教授,CCF杰出会员,主要研究领域为操作系统,分布式系统.

通讯作者:

陈榕,E-mail:rongchen@sjtu.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划(2020YFB2104100);国家杰出青年科学基金(61925206)


Low-latency Transaction Processing Using NVM and HTM
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    摘要:

    硬件事务内存(hardware transactional memory,HTM)能够极大地提升多核内存事务处理的吞吐.然而,为了避免慢速持久化设备对事务吞吐的影响,现有系统以批量的方式提交事务,这使得事务提交有极高的延迟.低时延非易失性内存(non-volatile memory,NVM)的出现,给降低基于HTM的内存事务处理时延带来了机遇;然而,利用NVM需要解决HTM无法和NVM硬件协同的挑战:持久化写入NVM会直接中断HTM的执行.为了解决这一问题,提出了名为Parity Version的机制,将事务中的NVM操作和HTM操作进行区分.这样,事务可以正确且高效地利用NVM降低基于HTM事务处理的时延.将该机制集成到现有基于HTM的内存数据库、DBX中,并提出了DBXN:一个低时延高吞吐的内存数据库.:还针对真实NVM硬件的特性对事务实现进行了相应的优化.在典型事务处理测试基准TPC-C中,DBXN能够将DBX的事务提交时延降低99%,同时还有2.1倍更高的吞吐.

    Abstract:

    The emergency of hardware transactional memory (HTM) has greatly boosted the transaction processing throughput in in-memory databases. However, the group commit used in in-memory databases, which aims at reducing the impact from slow persistent storage, leads to high transaction commit latency. Non-volatile memory (NVM) opens opportunities for reducing transaction commit latency. However, HTM cannot cooperate with NVM together: flushing data to NVM will always cause HTM to abort. This study proposes a technique called Parity Version to decouple the process of HTM execution and NVM write. Thus, the transactions can correctly and efficiently use NVM to reduce their commit latency with HTM. This technique has been integrated to DBX, a state-of-the-art HTM-based database, and DBXN: A low-latency and high-throughput in-memory transaction processing system, is proposed. Evaluations using typical OLTP workloads, including TPC-C, show that it has 99% lower latency and 2.1 times higher throughput than DBX.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

魏星达,陆放明,陈榕,陈海波,臧斌宇.基于NVM和HTM的低时延事务处理.软件学报,2022,33(3):849-866

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  • 收稿日期:2021-06-30
  • 最后修改日期:2021-07-31
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  • 在线发布日期: 2021-10-21
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