【論文信息】

Pengfei Zuo, Jiazhao Sun, Liu Yang, Shuangwu Zhang, Huawei Inc.; Yu Hua, Huazhong University of Science and Technology; "One-sided RDMA-Conscious Extendible Hashing for Disaggregated Memory". USENIX Annual Technical Conference (USENIX ATC), 2021.

【論文簡(jiǎn)介】

在以?xún)?nèi)存為中心的計(jì)算架構(gòu)（Memory-centric Architecture）中，Disaggregated Memory技術(shù)通過(guò)解耦合計(jì)算和內(nèi)存資源形成獨(dú)立的計(jì)算和內(nèi)存資源池。由于資源池化和硬件獨(dú)立部署，Disaggregated Memory帶來(lái)資源利用率提升、故障隔離和彈性增強(qiáng)等收益，從而在云數(shù)據(jù)中心中具有廣闊的應(yīng)用前景。分布式in-memory哈希索引是很多數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的關(guān)鍵構(gòu)建單元。但是，由于disaggregated memory pool上的計(jì)算能力非常弱從而不能執(zhí)行復(fù)雜的索引請(qǐng)求，傳統(tǒng)的分布式哈希索引很難高效地使用在Disaggregated Memory中。

為了在Disaggregated Memory上提供高效的索引服務(wù)，我們提出首個(gè)基于全單邊RDMA訪問(wèn)的分布式哈希索引RACE Hashing (one-sided RDMA-Conscious Extendible hashing)，并且支持無(wú)鎖的遠(yuǎn)程并發(fā)控制和遠(yuǎn)程擴(kuò)容。首先，RACE Hashing提出一個(gè)單邊RDMA意識(shí)的高性能哈希表結(jié)構(gòu)，其中所有的索引請(qǐng)求（增/刪/改/查）只使用單邊RDMA原語(yǔ)（read/write/atomic）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，從而不需要涉及memory pool端任何計(jì)算能力。其次，RACE Hashing提出一個(gè)無(wú)鎖的遠(yuǎn)程并發(fā)控制技術(shù)使得不同的客戶(hù)端能以無(wú)鎖的方式并發(fā)操作memory pool上的同一個(gè)哈希索引。最后，RACE Hashing提出一個(gè)可擴(kuò)展的遠(yuǎn)程擴(kuò)容技術(shù)來(lái)減少擴(kuò)容過(guò)程中的單邊RDMA訪問(wèn)數(shù)，并且支持在擴(kuò)容過(guò)程中可以并發(fā)執(zhí)行增刪改查請(qǐng)求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相對(duì)于現(xiàn)有最優(yōu)的分布式哈希索引，RACE Hashing減少了2.5~65.6倍的請(qǐng)求執(zhí)行時(shí)延、提升了2.2~17.3倍的請(qǐng)求并發(fā)吞吐量。

RACE Hashing是第一個(gè)使用全單邊RDMA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的并發(fā)索引結(jié)構(gòu)，正如USENIX ATC的審稿人所述：“To best of my knowledge, the RACE is the first concurrent RDMA hash table, which fully relies on one-sided RDMA operations using only a single one-sided operations almost all cases.”