専用ハードウェアエンジンによるカーネル内メモリ操作オフロード
概要
メモリのゼロ初期化やコピーなどの基本的なメモリ操作は，カーネル内で頻繁に実行されるため，システム性能に大きな影響を与える重要な要素である．しかし，これらの操作をCPUで実行する場合，キャッシュを消費してアプリケーション性能に影響を与えるほか，CPUの演算資源を単純な処理に割くことになり，資源利用の面で非効率である．従来の研究でも，DMAを用いたメモリコピーのオフロード手法が提案されてきたが，これらはカーネル内のメモリ操作には適用されていないほか，汎用性や並列性にも課題が残る．本研究では，カーネル内のメモリ操作を専用ハードウェアにオフロードし，非同期に処理する手法を提案する．提案手法では，メモリ上のディスクリプタリングを介してカーネルとメモリ操作エンジンが非同期に通信し，柔軟かつ拡張性の高いメモリ操作を実現する．また，メモリ操作エンジンをPCIe接続のデバイスとして実現することで，CPUとメモリバスを分離して並列実行を可能とする．我々は，提案するメモリ操作エンジンをFPGA上に試作し，Linuxページアロケータを改修して非同期ゼロ初期化機構を実装した．マイクロベンチマークによる評価の結果，メモリ確保および解放処理の高速化を確認した．また，本手法はゼロ初期化やコピー以外のさまざまなメモリ操作への拡張可能性を有することを示す．
タイプ
収録
第167回システムソフトウェアとオペレーティング・システム研究発表会
