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MALK:一种高效处理大规模键值的MapReduce框架
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:2014.12.15
  • 页码:2711-2723
  • 分类:TP302[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所),北京100190, [2]中国科学院大学,北京100049, [3]首都师范大学信息工程学院,北京100048
  • 相关基金:国家“九七三”重点基础研究发展计划基金项目(2011CB302501); 国家杰出青年科学基金项目(60925009); 国家自然科学基金项目(60921002,61173007,61100013,61100015,61202059,61202055); 国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2012AA012301,2012AA010303); 北京市科技新星计划基金项目(2010B058); 计算机体系结构国家重点实验室开放课题(CARCH201203)
  • 相关项目:共享存储多核系统中的确定性重放机制研究
中文摘要:

内存申请是引发共享存储系统上MapReduce性能下降的主要瓶颈之一,特别是对于需要处理大量键值的应用尤为严重.为了解决此问题,提出了一种内存开销低、能高效处理大规模键值的MapReduce并行计算框架——MALK(high-efficient MapReduce for applications having large amount of keys).MALK对于离散的大规模键值采用连续的存储管理方法,避免了大量小块内存的申请;通过更细粒度地处理Map阶段的任务和流水化Reduce阶段的任务,来减少系统运行过程中同时活跃的数据量,从而将应用程序对内存的需求控制在一个较小的范围内;并提出一种Hash表的复用机制,通过复用Hash表的存储空间来避免流水过程中Hash表内存的重复申请;MALK还综合考虑了任务的粒度和数量对任务管理开销和整体性能的影响,把Reduce阶段的任务数量设成对系统性能最优的值.实验结果表明:相对于Phoenix++,MALK的性能最高可提升3.8倍(平均2.8倍);在Map和Reduce阶段,MALK最多可节省95.2%和87.8%的存储空间;MALK在Reduce阶段还取得了更好的负载均衡,降低了L2和LLC Cache的缺失率.

英文摘要:

The overhead of memory allocation is one of the major bottlenecks for shared-memory MapReduce, especially for the applications that have large amount of keys. In order to solve this problem, this paper presents a less memory consumption MapReduce, namely MALK, which can high-efficiently process applications with a large number of keys. Firstly, MALK succeeds in avoiding the constant allocations of massive small memory blocks by managing the discrete keys using contiguous area of storage. Secondly,MALK pipelines the process of Map-tasks and Reduce-tasks to decrease the active data in the system at the same time, and proposes a reusable mechanism of Hash table to reuse the memory space so as to avoid the memory reallocation of Hash table. What is more, MALK determines the suitable number of Reduce tasks, by evaluating the effect of task quantity and granularity on performance, to get optimal performance. The experiments show that, compared with Phoenix++, MALK achieves up to 3.8X higher speedup (average of 2. 8X), and saves up to 95.2% memory in Map phase and 87.8% memory in Reduce phase. In addition, MALK reduces 30% waiting time with better load balance in Reduce phase, and cuts down more than 35% cache miss rate on average.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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