TCAM-SSD:一种使用NAND闪存的SSD内关联搜索框架

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、卡内基梅隆大学、三星电子和桑迪亚国家实验室的研究人员发表了一篇题为“TCAM-SSD：固态驱动器中基于搜索的计算框架”的新技术论文。

“随着社会上产生的数据量继续以指数级的速度增长，由于CPU和内存/存储器之间的高数据移动，现代应用程序正在遭受显著的性能和能量损失。虽然在主存中处理可以减轻这些损失，但将大数据集完全保存在主存中变得越来越困难nt推送存储内计算，其中处理在存储设备内部执行。

我们提出了TCAM-SSD，这是一种用于在传统固态驱动器(SSD)的NAND闪存阵列内进行基于搜索的计算的新框架，只需要对阵列外围和固件进行轻量级修改。TCAM-SSD引入了搜索管理器和链接表，可以将NAND闪存的内容逻辑地划分为支持搜索的区域和标准存储区域。总之，这些轻固件更改使TCAM-SSD能够无缝处理块I/O操作以及新的搜索操作，从而减少端到端执行时间和总数据移动。

我们提供NVMe兼容接口，为程序员提供在TCAM-SSD上动态分配数据和使用TCAM-SSD的能力，使系统能够被各种应用程序所利用。我们评估了TCAM-SSD的三个示例用例，以展示其优点。对于事务数据库，TCAM-SSD可以减轻具有大型数据集的应用程序的性能损失，与从SSD中检索数据并使用CPU进行计算的传统系统相比，速度提高了60.9%。

对于数据库分析，TCAM-SSD为分析查询集合提供了比传统系统平均17.7倍的加速。对于图形分析，我们将TCAM-SSD的关联搜索与稀疏数据结构相结合，将大于内存的数据集的图形计算速度提高了14.5%。”

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