PEFP：基于 FPGA 的高效 k-hop 约束 s-t 简单路径枚举
数据库
2021-02-25 v2
摘要
图在表示电子商务网络、社交网络和生物网络等多种领域中的实体及其关系方面起着至关重要的作用。给定两个顶点 s 和 t，图数据库中的基本问题之一是研究 s 和 t 之间的关系。该领域中一个被充分研究的问题是 k-hop 约束 s-t 简单路径枚举。然而，所有针对该问题的现有算法都遵循基于 DFS 的范式，无法良好扩展。此外，使用 FPGA 等硬件设备加速图计算已变得流行。受此启发，本文中我们提出了首个基于 FPGA 的算法 PEFP，以高效解决 k-hop 约束 s-t 简单路径枚举问题。在主机端，我们提出预处理算法 Pre-BFS 以减小图规模和搜索空间。在 PEFP 的 FPGA 端，我们提出一种新颖的基于 DFS 的批处理技术以高效节省片上内存。此外，我们还提出缓存技术将必要数据缓存在 BRAM 中，克服了 FPGA DRAM 读写操作带来的延迟瓶颈。最后，我们提出数据分离技术以对路径验证模块启用数据流优化；因此该模块中的子阶段可并行执行。综合实验表明，PEFP 在预处理时间、查询处理时间和总时间上分别平均优于最先进算法 JOIN 一个数量级以上，最高达两个数量级。
引用
@article{arxiv.2012.11128,
title = {PEFP: Efficient k-hop Constrained s-t Simple Path Enumeration on FPGA},
author = {Zhengmin Lai and You Peng and Shiyu Yang and Xuemin Lin and Wenjie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.11128},
year = {2021}
}
备注
12 pages