FPGA NICとインカーネルKey-Valueキャッシュを用いたNOSQLの高速化

摘要

本論文では、FPGA（Field-Programmable Gate Array）を備えたネットワークインタフェースカード（FPGA NIC）、および、カーネル内Key-Valueキャッシュ（K-KVC）を用いてNOSQLの一種であるカラム指向型データベースを高速化する。カラム指向型ストレージでは、行ごとに可変個のカラムを持ち、データは行キーを基に行単位でソートされているためスキャン範囲を指定したデータの取得を行うことができる。具体的には、ネットワーク経由でクライアントから送られてくるデータベースクエリをkey、それに対応する検索結果をvalueとし、このようなkeyとvalueのペアをK-KVC内にキャッシュする。データベースへのRead要求がK-KVC内のキャッシュにヒットすれば、アプリケーション層で動作するカラム指向型データベースに問い合わせをせずにK-KVCの内容をクライアントに返すことができるため、データベースアクセスを高速化できる。本論文では、10Gbit Ethernetインタフェースを4個備えたFPGA NIC、および、Linuxに実装したK-KVCを用いて大量のクエリをK-KVC内で処理することにより高いスループットを実現できることを示す。