基于高性能I/O技术的Memcached优化研究

作     者：安仲奇 杜昊 李强 霍志刚 马捷 An Zhongqi;Du Hao;Li Qiang;Huo Zhigang;Ma Jie

作者机构：中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京100190 中国科学院大学计算机与控制工程学院北京100049 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFB0200204 2016YFB0200300) 国家自然科学基金青年科学基金项目(61402444 61502454) 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2018年第55卷第4期

页      码：864-874页

摘      要：内存对象缓存系统在通信方面受制于传统以太网的高延迟,在存储方面受限于服务器内可部署的内存规模,亟需融合新一代高性能I/O技术来提升性能、扩展容量.以广泛应用的Memcached为例,聚焦内存对象缓存系统的数据通路并基于高性能I/O对其进行通信加速与存储扩展.首先,基于日益流行的高性能远程直接内存访问(remote direct memory access,RDMA)语义重新设计通信协议,并针对不同的Memcached操作及消息大小设计不同的策略,降低了通信延迟.其次,利用高性能NVMe SSD来扩展Memcached存储,采用日志结构管理内存与外存2级存储,并通过用户级驱动实现对SSD的直接访问,降低了软件开销.最终,实现了支持JVM环境的高性能缓存系统U2cache.U2cache通过旁路操作系统内核和JVM运行时与内存拷贝、RDMA通信、SSD访问交叠流水的方法,显著降低了数据访问开销.实验结果表明,U2cache通信延迟接近RDMA底层硬件性能;对大消息而言,相较无优化版本,性能提高超过20%;访问SSD中的数据时,相比通过内核I/O软件栈的方式,访问延迟最高降低了31%.

主 题 词：Memcached 远程直接内存访问 NVMe固态硬盘 Java虚拟机 用户级IO 

学科分类：08[工学] 0835[0835] 081202[081202] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7544/issn1000-1239.2018.20160890

馆 藏 号：203288824...