利用哨兵机制提升非易失性内存中 B+-树 的查找性能
数据结构与算法
2021-06-02 v1
摘要
下一代非易失性内存（NVM）正作为新的一层迈入计算机系统，它兼具 DRAM 的字节可寻址性与磁盘的持久性。研究人员与实践者已考虑将 NVM 置于内存总线上，由 CPU 直接加载与存储数据，从而构建持久内存。由此，面向 NVM 的缓存友好型数据结构得以发展，其中 prevalent 的 B+-树 便是之一。最先进的 in-NVM B+-树 主要聚焦于写操作（插入与删除）的优化。然而，查找对 B+-树 至关重要：不仅查找密集型工作负载受益于优化后的查找，插入与删除亦依赖前置的查找操作方可进行。本文细致研究跨越连续缓存行的有序 B+-树 节点。此类缓存行呈现单调递增趋势，通过估计目标键所属区间可加速跨缓存行查找。为此，我们构建探测性 Sentinel Array（哨兵数组），其中每个哨兵代表 B+-树 节点的一个缓存行。检查哨兵数组避免了扫描不必要的缓存行，从而显著减少查找的缓存缺失。定量评估表明，使用哨兵数组将最先进 in-NVM B+-树 的查找性能提升高达 48.4%，而维护哨兵数组的开销很低。
引用
@article{arxiv.2106.00323,
title = {Boosting the Search Performance of B+-tree for Non-volatile Memory with Sentinels},
author = {Chongnan Ye and Chundong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.00323},
year = {2021}
}
备注
Accepted and Presented at MSC 2020 (@ESWeek 2020)