| 李文捷* ** ***,蒋德钧* ** ***,熊劲* **,包云岗* ** ***.BOOM-KV：基于RDMA的高性能NVM键值数据库[J].高技术通讯(中文),2023,33(1):29~41 |
| BOOM-KV：基于RDMA的高性能NVM键值数据库 |
| BOOM-KV：an RDMA-enabled high-performance NVM key-value store |
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| DOI：10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2023. 01. 003 |
| 中文关键词: 非易失性内存（NVM）； 远程直接内存访问（RDMA）； 键值（KV）数据库 |
| 英文关键词: non-volatile memory(NVM), remote direct memory access(RDMA), key-value (KV) store |
| 基金项目: |
| 作者 | 单位 | | 李文捷* ** *** | （*中国科学院计算技术研究所北京100190）
（**中国科学院大学计算机科学与技术学院北京 100049）
（***鹏城实验室深圳 518055） | | 蒋德钧* ** *** | （*中国科学院计算技术研究所北京100190）
（**中国科学院大学计算机科学与技术学院北京 100049）
（***鹏城实验室深圳 518055） | | 熊劲* ** | （*中国科学院计算技术研究所北京100190）
（**中国科学院大学计算机科学与技术学院北京 100049）
（***鹏城实验室深圳 518055） | | 包云岗* ** *** | （*中国科学院计算技术研究所北京100190）
（**中国科学院大学计算机科学与技术学院北京 100049）
（***鹏城实验室深圳 518055） |
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| 中文摘要: |
| 随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低，设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通信协议。遗憾的是，现有工作或采用NVM不感知的RDMA协议，或采用低效的NVM感知的RDMA协议，这导致它们无法最大化KV数据库的性能。本文提出了BOOM协议——一种新型的NVM感知的RDMA协议。相较于NVM不感知的协议，BOOM协议允许直接对远端NVM进行RDMA操作，消除了冗余的数据拷贝；相较于现有的NVM感知的协议，它可以显著减少元数据请求，降低KV请求的端对端延迟。在BOOM协议的基础上构建了BOOM KV，并针对服务端中央处理器（CPU）利用率和宕机持久化等问题进一步进行优化。将BOOM KV与最新的研究成果进行对比，结果表明，BOOM KV能显著降低请求延迟，其中PUT延迟最大降低了42%，GET延迟最大降低了41%，并且展现出良好的扩展性。 |
| 英文摘要: |
| With the commercialization of Intel Optane DC persistent memory module (DCPMM) and the decrease in remote direct memory access (RDMA) hardware costs, the design of key-value (KV) stores that integrate non-volatile memory (NVM) and RDMA faces new opportunities and challenges. The key to building a KV store based on NVM and RDMA lies in designing an efficient communication protocol. Unfortunately, existing work either uses an NVM-oblivious RDMA protocol or an inefficient NVM-aware RDMA protocol, which prevents them from maximizing the performance of KV stores. This paper proposes the BOOM protocol, a new type of NVM-aware RDMA protocol. Compared to NVM-unaware protocols, the BOOM protocol allows direct RDMA operations on remote NVM, eliminating redundant data copies. Compared to existing NVM-aware protocols, it can significantly reduce metadata requests and reduce end-to-end latency of KV requests. Based on the BOOM protocol, BOOM-KV is built and further optimized for server central processing unit (CPU) utilization and crash persistence. Finally, BOOM-KV is compared with the state-of-the-art protocols , and results show that BOOM-KV can significantly reduce request latency with a maximum reduction of 42% in PUT latency and 41% in GET latency, exhibiting good scalability. |
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