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面向事务处理应用的多核共享存储体系结构性能评价

作　者: 李鑫
导　师: 窦勇
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 在线事务处理 多核共享存储体系结构 性能评价 体系结构模拟器 硬件计数器
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要


事务处理类应用是商业服务领域的重要应用,多核处理器也是当前处理器发展的主流,单芯片多核处理器被广泛的应用于在线事务处理应用中。基于不同应用,研究多核处理器的性能特征已成为设计和评价商用多核服务系统的主要方式。目前事务处理类应用广泛采用多核共享存储技术,但事务处理性能尚不能满足应用需求,提升事务处理类应用的性能有较大市场需求。研究基于事务处理类应用的多核共享存储体系结构需要针对事务处理的特点进行体系结构层的改进,以充分发挥多核平台的计算性能,这就需要对事务处理类应用进行性能评价,了解其程序行为,理解其软硬件资源的利用情况。对于体系结构优劣的客观评价同样需要进行性能评价,可以在性能评价中发现对于体系结构改进具有参考意义的观点与结论。本文利用体系结构模拟器,对不同微体系结构参数组合下事务处理类应用的性能特征进行了分析,分析了二级Cache大小、二级Cache组相连关系对于事务处理性能的影响,分析了Cache一致性协议以及多核之间互连拓扑结构对于系统性能的影响。本文利用硬件计数器工具,在不同配置上研究了事务处理类应用的系统级性能特征。通过系统级性能分析,我们将事务处理类应用按照同时服务的用户数量分为三个阶段,并分析了各个阶段下多核共享存储体系结构的性能瓶颈。由于在体系结构模拟器下进行模拟受限于模拟速度,本文提出了一种基于数学采样及并行执行的模拟加速方法,可以在可接受的模拟精度损失下达到较为理想的模拟速度。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 研究背景  12-15
  1.2 在线事务处理(OLTP) 应用以及多核共享存储体系结构介绍  15-16
  1.3 提高面向事务处理应用的多核共享存储体系结构性能的意义  16
  1.4 对于面向事务处理的多核共享存储体系结构进行性能评价的意义  16-17
  1.5 本文的主要工作  17-18
  1.6 论文结构  18-19
第二章 性能评价的主要研究工具及其优化  19-28
  2.1 基于硬件平台的直接测量  19
  2.2 基于体系结构模拟器的间接测量  19-22
    2.2.1 体系结构模拟器概述  19-21
    2.2.2 体系结构模拟器分类  21-22
  2.3 两种方法的优缺点评价  22-23
  2.4 本文对于体系结构模拟器模拟方法的改进  23-28
    2.4.1 模拟加速的主要方法介绍  23
    2.4.2 基于采样的模拟加速技术原理  23-25
    2.4.3 基于采样的模拟加速技术实现  25-27
    2.4.4 基于并行的模拟加速技术实现  27-28
第三章 微体系结构下OLTP 性能分析及体系结构设计与优化  28-58
  3.1 模拟器环境及实验方法介绍  28-29
    3.1.1 GEMS 整体结构介绍  28-29
    3.1.2 本文所模拟的Cache 结构介绍  29
  3.2 数据库环境介绍  29-30
  3.3 真实机器对比实验  30-32
  3.4 细粒度模拟实验  32-35
  3.5 处理器核数对于系统性能的影响  35-39
    3.5.1 体系结构介绍  35-37
    3.5.2 模拟结果及其分析  37-39
  3.6 二级Cache 片内带宽及端口数对于事务处理性能的影响  39-41
    3.6.1 体系结构介绍  39
    3.6.2 模拟结果及其分析  39-41
  3.7 访存带宽对于事务处理性能的影响  41-43
    3.7.1 体系结构介绍  41
    3.7.2 模拟结果及其分析  41-43
  3.8 二级Cache 容量大小对于系统性能的影响  43-46
    3.8.1 体系结构介绍  43-44
    3.8.2 模拟结果及其分析  44-46
  3.9 二级Cache 组相连关系对于系统性能的影响  46-51
    3.9.1 体系结构介绍  46-48
    3.9.2 模拟结果及其分析  48-51
  3.10 Cache 一致性协议对于系统性能的影响  51-54
    3.10.1 体系结构介绍  51-52
    3.10.2 模拟结果及其分析  52-54
  3.11 处理器核间互连拓扑结构对于系统性能的影响  54-56
    3.11.1 体系结构介绍  54-55
    3.11.2 模拟结果及其分析  55-56
  3.12 本章小节  56-58
第四章 系统级OLTP 性能分析及体系结构设计与优化  58-66
  4.1 真实机器平台介绍  58-59
  4.2 不同数据库规模下系统完成事务数的特征分析  59-64
  4.3 多节点并行体系结构  64-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章 结束语  66-68
  5.1 论文工作的总结  66
  5.2 课题研究展望  66-68
致谢  68-70
参考文献  70-72
作者在学期间取得的学术成果  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 运算器和控制器（CPU）
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