导　　师： 汤德佑

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着信息时代的飞速发展和用户数据量的快速增长,数据库的性能变得越来越重要。主存哈希连接算法作为数据库连接操作的一种实现,具有速度快、应用范围广的特点,一直受到国内外学者的普遍关注。根据哈希连接算法是否针对硬件架构特性进行优化可以将其分为两大类型,分别是硬件非敏感哈希连接算法和硬件敏感哈希连接算法。新一代众核处理器Knights Landing Processor(KNL)具有与多核处理器不一样的架构特性,为哈希连接算法的优化带来了新的机遇和挑战。本文根据KNL的架构特性对两类哈希连接算法进行优化,并比较它们在KNL上的性能表现。硬件非敏感哈希连接算法的核心是依靠多线程技术并且避免复杂的硬件优化过程,得益于现代处理器体系结构的优秀设计,其简单有效的实现具有不错的性能表现。为了进一步提升性能,本文使用AVX-512指令集、缓存行对齐和数据预取等技术手段对其进行优化,同时针对SNC-4缓存聚集模式优化了共享哈希表的内存分配方式。为了提高哈希连接算法的访存性能,硬件敏感哈希连接算法使用分区的方式限制哈希表的大小,使其能够驻存在本地缓存中。本文主要根据KNL的架构特性,使用多轮分区、软件缓冲等方式提高分区性能,并使用AVX-512指令集对连接过程进行优化。最后,为了充分利用高带宽的多通道内存(MCDRAM),本文对这两类哈希连接算法设计了不同的内存分配优化策略。在本文的实验中,根据KNL的硬件架构特性进行优化后,硬件非敏感哈希连接算法的性能提升了3.7倍,硬件敏感哈希连接算法的性能提升了2.1倍。在KNL平台上,未做任何优化的硬件非敏感哈希连接算法,其性能表现远不如硬件敏感哈希连接算法;而根据硬件架构进行适当优化后的硬件非敏感哈希连接算法,其性能表现要优于硬件敏感哈希连接算法。由此可见,为了提升哈希连接算法的执行效率,硬件架构特性仍然是不可忽略的因素。更多还原

关 键 词： 主存哈希连接 众核处理器 并行优化 缓存对齐 [2258522]数据预取

分 类 号： [TP311.13]

领　　域： []