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講演抄録/キーワード
講演名 2020-02-27 16:05
NDCKPT: 不揮発性メインメモリを用いたOSによる透過的なプロセスチェックポインティングの実現
西田 耀木村啓二早大CPSY2019-102 DC2019-108
抄録 (和) アプリケーションの耐障害性を向上させる手法の一つにチェックポインティングがある.これまでに,アプリケーションを変更することなく透過的にチェックポイントを行う手法がいくつか発表されている.また,Non-volatile DIMM (NVDIMM)を状態の保存先として利用することで,主記憶に比べて100倍以上遅い外部記憶へのアクセスに依存することなくチェックポイントを行う手法が提案されている.しかし,DRAMで構成された主記憶から不揮発性の記憶装置に状態をコピーするという操作は依然存在しており,これがチェックポイントのオーバーヘッドの大部分を占めている.
本研究では,アプリケーションをNVDIMM上に直接マッピングして実行することで状態のコピーを最小限に抑え,さらにページテーブルも含めたプロセスのメモリ空間を二重化して一貫性を確保しつつチェックポインティングを行う,NDCKPTという手法を提案する.
Linux KernelにNDCKPTを実装し,Optane DC Persistent Memoryを用いて評価を行った結果,メモリ消費量が1MB程度のアプリケーションでは,100ms程度の高頻度でチェックポイントを行っても実行時間の増加を1%以下に抑えられることがわかった.また,数百MBのメモリを消費するアプリケーションにおいては,NVDIMM上で実行を行うオーバーヘッドが支配的で実行時間比で2倍から3倍以上となる一方,チェックポイントによって加わるオーバーヘッドは20-30秒間隔で10%前後となることがわかった. 
(英) Checkpointing is a technique to give a fault tolerance to applications. Some research proposed ways to checkpoint arbitrary unmodified applications transparently. Previous study shows that Non-volatile DIMM(NVDIMM) can be used for storing checkpoint states to avoid depending on external non-volatile storages which is hundreds times slower than DRAM. However, every checkpoint techniques still copy process states from DRAM to non-volatile storages and it is a major bottleneck. This paper proposes NDCKPT, which maps applications into NVDIMM directly to reduce copying on checkpointing, and duplicate memory space and page table structure to ensure consistency of checkpointing.
We implemented NDCKPT on Linux kernel and evaluated with Optane DC Persistent Memory. We found NDCKPT overhead for small applications which consume approximate 1MB memory can be less than 1% even the checkpoint frequency is 100 ms. For large applications which use hundreds megabytes of memory, the slowdown comes from execution on NVDIMM is dominant, and the execution time can be 2 to 3 times longer than on DRAM. However, additional slowdown by checkpoints with 20 to 30 seconds interval is around 10% of time on NVDIMM without checkpoints.
キーワード (和) 不揮発性メモリ / チェックポインティング / オペレーティングシステム / / / / /  
(英) Non-volatile DIMM / Checkpointing / Operating System / / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 119, no. 428, CPSY2019-102, pp. 87-92, 2020年2月.
資料番号 CPSY2019-102 
発行日 2020-02-20 (CPSY, DC) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード CPSY2019-102 DC2019-108

研究会情報
研究会 CPSY DC IPSJ-SLDM IPSJ-EMB IPSJ-ARC  
開催期間 2020-02-27 - 2020-02-28 
開催地(和) 与論町中央公民館 
開催地(英) Yoron-cho Chuou-Kouminkan 
テーマ(和) 組込み技術とネットワークに関するワークショップ ETNET2020 
テーマ(英) ETNET 2020 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 CPSY 
会議コード 2020-02-CPSY-DC-SLDM-EMB-ARC 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) NDCKPT: 不揮発性メインメモリを用いたOSによる透過的なプロセスチェックポインティングの実現 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) NDCKPT: Transparent Checkpointing on NVDIMM with Operating System Support 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 不揮発性メモリ / Non-volatile DIMM  
キーワード(2)(和/英) チェックポインティング / Checkpointing  
キーワード(3)(和/英) オペレーティングシステム / Operating System  
キーワード(4)(和/英) /  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 西田 耀 / Hikaru Nishida / ニシダ ヒカル
第1著者 所属(和/英) 早稲田大学 (略称: 早大)
Waseda University (略称: Waseda Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 木村 啓二 / Keiji Kimura / キムラ ケイジ
第2著者 所属(和/英) 早稲田大学 (略称: 早大)
Waseda University (略称: Waseda Univ.)
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講演者
発表日時 2020-02-27 16:05:00 
発表時間 20 
申込先研究会 CPSY 
資料番号 IEICE-CPSY2019-102,IEICE-DC2019-108 
巻番号(vol) IEICE-119 
号番号(no) no.428(CPSY), no.429(DC) 
ページ範囲 pp.87-92 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-CPSY-2020-02-20,IEICE-DC-2020-02-20 


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