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Spitfire：易失和非易失性內(nèi)存的三層buffer管理

Spitfire： A Three－Tier Buffer Manager for Volatile and Non－Volatile Memory

機(jī)制

1、cache line page

將page分割成cache line大小，一個(gè)cache line為64字節(jié)。由于PM可以字節(jié)尋址，所以可以以cache line的粒度進(jìn)行讀寫(xiě)page。頁(yè)頭結(jié)構(gòu)中有標(biāo)記哪個(gè)cache line為臟的位圖表，1表示臟。并且有resident字段位圖標(biāo)記哪個(gè)cache line加載到了內(nèi)存，若無(wú)加載，這部分在內(nèi)存中不占空間，節(jié)省內(nèi)存。

2、HYMEM

《managing nvm in database system》分三層架構(gòu)DRAM－NVM－SSD。

1）SSD上數(shù)據(jù)頁(yè)大小16kb，當(dāng)事務(wù)請(qǐng)求時(shí)加載到DRAM

2）使用時(shí)鐘算法替換DRAM中的數(shù)據(jù)頁(yè)，PM中使用同樣算法

3）判斷什么條件下降DRAM中數(shù)據(jù)頁(yè)持久化到PM？

4）采用一個(gè)準(zhǔn)入PM的隊(duì)列來(lái)協(xié)助是否將數(shù)據(jù)頁(yè)持久化到PM。

5）默認(rèn)的讀路徑：SSD－＞NVM－＞DRAM－＞CPU

6）默認(rèn)的寫(xiě)路徑：CPU－＞DRAM－＞NVM－＞SSD

7）讀時(shí)首先看是否在DRAM，不在時(shí)看是否在NVM，都不在則需要將SSD上全頁(yè)直接加載到DRAM

8）DRAM替換數(shù)據(jù)頁(yè)時(shí)，首先看他在沒(méi)在準(zhǔn)入隊(duì)列，若在則將其從隊(duì)列刪除，并持久化到PM；否則將其標(biāo)記到準(zhǔn)入隊(duì)列，將該頁(yè)直接持久化到SSD

9）優(yōu)點(diǎn)：減少了PM寫(xiě)，以及不同層級(jí)之間數(shù)據(jù)的移動(dòng)

  缺點(diǎn)：非并發(fā)操作，沒(méi)有在真實(shí)的PM環(huán)境上測(cè)試。

3、spitfire

使用概率的方法控制不同層級(jí)之間數(shù)據(jù)的遷移，實(shí)現(xiàn)冷熱數(shù)據(jù)分離。確保DRAM中是熱數(shù)據(jù)，NVM中是溫?cái)?shù)據(jù)，SSD中是冷數(shù)據(jù)。

1）Dr：讀時(shí)，將NVM移動(dòng)到DRAM中的概率。比如0．01表示每讀取100次，才將NVM中數(shù)據(jù)頁(yè)遷移到DRAM

2）Dw：寫(xiě)時(shí)需要輔助DRAM的概率

3）Nr：讀操作時(shí)，將SSD遷移到NVM的概率

4）Nw：寫(xiě)的過(guò)程中，buffer管理器將DRAM遷移到NVM的概率

5）數(shù)據(jù)遷移這些概率依賴于工作負(fù)載，自適應(yīng)調(diào)整。

6）通過(guò)對(duì)每層加一個(gè)latch，遷移時(shí)用到哪層，就對(duì)哪層加鎖，實(shí)現(xiàn)并發(fā)