Μελέτη επίδοσης και ευέλικτες πολιτικές τοποθέτησης δεδομένων σε NUMA αρχιτεκτονικές μη πτητικών μνημών

Τόφαλος, Φίλιππος; Tofalos, Filippos

dc.contributor.author	Τόφαλος, Φίλιππος	el
dc.contributor.author	Tofalos, Filippos	en
dc.date.accessioned	2024-04-15T10:12:37Z
dc.date.available	2024-04-15T10:12:37Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59182
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26878
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	NUMA	en
dc.subject	Μη πτητικές μνήμες	el
dc.subject	Συστήματα αρχείων	el
dc.subject	Πυρήνας Linux	el
dc.title	Μελέτη επίδοσης και ευέλικτες πολιτικές τοποθέτησης δεδομένων σε NUMA αρχιτεκτονικές μη πτητικών μνημών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογιστικά συστήματα	el
heal.classification	Πληροφορική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-20
heal.abstract	Η εμπορική διαθεσιμότητα των μη πτητικών μνημών (Persistent Memory ή PMem) έφερε στην αγορά των σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων συσκευές οι οποίες συνδυάζουν μεγάλη χωρητικότητα, συγκράτηση δεδομένων σε συνθήκες έλλειψης τροφοδοσίας, και επιδόσεις μόνο μια τάξη μεγέθους μακριά από την τεχνολογία DRAM. Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά επιτρέπουν την αξιοποίηση τους τόσο ως μνήμη όσο και ως μέσο αποθήκευσης, και προορίζονται για χρήση κυρίως σε συστήματα αρχιτεκτονικής NUMA. Όμως, το κόστος απομακρυσμένης προσπέλασης σε μια NUMA διάταξη μη πτητικών μνημών είναι πολύ μεγαλύτερο σε σύγκριση με μια ανομοιόμορφη DRAM προσπέλαση, και παρουσιάζει μοναδικές ιδιορρυθμίες, ειδικά για προσπελάσεις εγγραφών. Στη διπλωματική αυτή μελετάμε τις προαναφερθείσες διατάξεις, όπου η μη πτητική μνήμη χρησιμοποιείται ως μέσο αποθήκευσης άμεσης προσπέλασης (Direct Access – DAX). Εξετάζουμε το ρόλο του συστήματος αρχείων ext4 στην τοποθέτηση δεδομένων στους διάφορους NUMA κόμβους, και διαπιστώνουμε ότι η έλλειψη επίγνωσης του για την υποκείμενη NUMA τοπολογία των συσκευών είναι σε θέση να επιβαρύνει σημαντικά την επίδοση τους. Έτσι, επεκτείνουμε τους αλγόριθμους που διαθέτει για δέσμευση block (μετα)δεδομένων ώστε να έχουν χαρακτηριστικά "NUMA awareness" και να γίνονται οι δεσμεύσεις όσο το δυνατό στις τοπικές μη πτητικές συσκευές του κόμβου κάθε νήματος. Η επέκταση αυτή προσφέρει πάνω από δύο φορές βελτίωση επίδοσης για εφαρμογές μεγάλης έντασης Ι/Ο. Τέλος, επεκτείνουμε την λογική συλλογής στατιστικών δεδομένων ανά διεργασία για τις προσβάσεις στο storage layer ώστε να υποστηρίζουν την ανά κόμβο καταγραφή τους σε λειτουργία DAX. Βάσει των στατιστικών αυτών, σκιαγραφούμε την ανάπτυξη μιας userspace βιβλιοθήκης που θα τοποθετεί δυναμικά τα νήματα μιας εφαρμογής στους κατάλληλους κόμβους, για την βελτιστοποίηση της αξιοποίησης του συνολικού bandwidth των συσκευών.	el
heal.abstract	The commercial availability of non-volatile memory DIMMs (Persistent Memory or Pmem) has provided the landscape of modern computing with devices that combine large capacity, data persistence and performance on the order of DRAM. These characteristics enable utilizing these devices as either memory or storage, and they are intended to be used in NUMA systems. Regardless, the cost of remote access of persistent memory devices arranged in a NUMA topology is much higher compared to non uniform access of DRAM, and said cost presents certain peculiarities, specifically for write accesses. In this diploma thesis we study the aforementioned arrangement of persistent memory devices in a NUMA setting, in which the devices are used as direct access (DAX) enabled storage. We examine the role of the ext4 filesystem in placing data among NUMA nodes, realizing that its lack of awareness regrading the underlying NUMA topology can noticeably impact the performance of the devices. Given this, we extend the (meta)data allocation algorithms present in ext4 to be NUMA aware and allow for allocating blocks at devices in the same NUMA node as the writing thread. This extension offers up to two times performance gain in I/O intensive workloads. Finally, we extend the per-process I/O statistics collection for accesses to the storage layer so as to additionally support collecting this information per NUMA node and for DAX mode as well. Based on these statistics, we outline the development of a userspace library that dynamically places application threads to the suitable NUMA nodes for the purpose of better utilizing the aggregate bandwidth of the persistent memory devices.	en
heal.advisorName	Γκούμας, Γεώργιος	el
heal.advisorName	Goumas, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Πνευματικάτος, Διονύσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών. Εργαστήριο Υπολογιστικών Συστημάτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	147 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false