基于RDMA和NVMM的RPC框架研究与实现

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiantianaimeng
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随着远程直接内存访问(Remote Direct Memory Access,RDMA)技术的不断发展,越来越多的数据中心选择采用这种低延迟高吞吐的方式进行通信。RDMA通过将原本在CPU上完成的一部分计算转移到网卡上,从而解放CPU算力,能够做到在远端CPU不被唤醒的情况下访问远端内存上的数据。除了RDMA,非易失性主存(Non-Volatile Main Memory,NVMM)在近年来也被数据中心广泛采用。通过使用NVMM,数据中心能够得到一个相比SSD吞吐更高,延迟更低,且数据不会断电丢失的存储介质。目前被广泛使用的NVMM为英特尔推出的傲腾持久内存(Intel(?)Optane(?)Persistent Memory)。RDMA作为一种新式的通信方式,其与TCP具有完全不同的编程模式。需要针对RDMA的特性对RPC框架进行设计才能够发挥RDMA最大的性能。在数据中心中,当需要将数据写入远端NVMM时,传统的做法是将数据先通过RDMA写入远端内存中,再通过唤醒远端机器将数据写入NVMM中。这种做法将多一次冗余的拷贝,并且会增加远端CPU的负载。为了能与大部分数据中心(如Hadoop、Spark等)兼容,本文使用JAVA作为RPC框架的开发语言。为了使JAVA能够使用RDMA,本文对C语言RDMA调用进行了封装和优化。利用封装后的JAVA调用,本文设计了一种基于RDMA和NVMM的用户态RPC框架。其利用RDMA原语的特点,实现了低上下文切换,负载均衡等优点。相比传统RPC框架,本文的RPC框架具有高吞吐、低延迟和可伸缩等优势。并且本文还针对傲腾持久内存设计了一种通过RDMA直接将数据写入的方法,并将该方式结合到RPC框架中。
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