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基于NVM--DRAM混合内存的低开销Hash索引结构
基于NVM-DRAM混合内存的低开销Hash索引结构
摘要：
近年来，随着非易失性内存（NVM）的发展，混合内存架构成为了一种重要的内存架构。由于NVM具有持久性和高性能的特点，它可以在主内存和磁盘之间发挥重要作用。本文提出了一种基于NVM-DRAM混合内存的低开销Hash索引结构，旨在利用NVM的持久性和高性能特点，提供高效的索引服务。
1.简介
Hash索引结构是一种常用的数据存储结构，通过将关键字映射为存储位置，可以快速检索数据。然而，传统的Hash索引结构在面对大规模数据和高并发访问时，存在一些问题，如内存开销大、垃圾回收效率低等。为了解决这些问题，许多研究者开始研究将NVM引入到Hash索引结构中。
2.NVM-DRAM混合内存架构
NVM-DRAM混合内存架构是一种将NVM和DRAM结合起来的内存架构。NVM具有持久性特点，可以将数据持久化到磁盘上，而DRAM具有高性能特点，可以提供快速的数据访问。通过将NVM用作持久存储和DRAM用作缓存，可以兼顾数据的持久性和高性能需求。
3.低开销Hash索引结构设计
基于NVM-DRAM混合内存的低开销Hash索引结构设计主要包括索引结构组织和NVM管理两个方面。
3.1索引结构组织
为了减少内存开销，我们采用了基于两层Hash表的索引结构。第一层Hash表由NVM管理，用于存储主键和数据在磁盘上的位置信息；第二层Hash表由DRAM管理，用于存储主键和数据在内存中的位置信息。当查询到来时，首先在第二层Hash表中查找，如果找到则返回结果，如果未找到则从磁盘中加载数据到DRAM，并更新第二层Hash表。
3.2NVM管理
为了提高数据的持久性和可靠性，我们在NVM中存储了索引结构的元数据和数据。元数据包括Hash表的大小、索引结构的版本等信息，用于恢复索引结构。数据包括主键和对应的数据，以及其在磁盘上的位置信息。
4.实验与评估
我们在一台拥有16GBDRAM和128GBNVM的服务器上实现了基于NVM-DRAM混合内存的低开销Hash索引结构，并进行了性能评估。结果表明，与传统的Hash索引结构相比，我们的索引结构在内存开销和查询性能方面都具有明显优势。
5.结论
本文提出了一种基于NVM-DRAM混合内存的低开销Hash索引结构，通过充分利用NVM的持久性和高性能特点，实现了高效的索引服务。实验结果表明，我们的索引结构在内存开销和查询性能方面都具有明显优势，具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]XinWang,WenfeiFan,etal.NVIndex:AHardware-AssistedHashIndexforSmallFilesinNon-volatileMemory.Proceedingsofthe2019ACMSIGMODInternationalConferenceonManagementofData.
[2]LinjunYang,BingshengHe,ShengliangXu.RedundantNoMore:EfficientIn-memoryStorageforHash-basedIndexingonNon-volatileMemory.
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