Memory Diplomat (MD)

• Antragsteller: Professor Dr. Jian-Jia Chen; Professor Dr. Jens Teubner
• Fachliche Zuordnung: Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502384507

Neuartige und alternative Speicherarchitekturen, wie zum Beispiel nichtflüchtige Speicher (engl. non-volatile memory (NVM)) oder Speicher mit sehr hoher Bandbreite (engl. high bandwidth memory (HBM)), eröffnen Anwendungen, im besonderen datenzentrierten Anwendungen wie zum Beispiel Datenbanksysteme, und Betriebssystemen erweiterte Möglichkeiten zur optimierten Nutzung der Speichertechnologien. Beispielsweise zeigen einige nichtflüchtige Speicher eine verringerte Lebensdauer, weshalb Speicherzugriffe gleichmäßig über den Speicherbereich verteilt werden müssen (engl. wear-leveling). Speicher mit hoher Bandbreite sind häufig nur in geringen Kapazitäten verfügbar, weshalb nur bestimmte Teile eines Programms in diesen Speicher gelegt werden können. Die bestmögliche Auswahl solcher Inhalte ist eine Optimierungsaufgabe. Wenn Anwendungen solche Optimierungen durchführen wollen, benötigen diese aktuell detailliertes Wissen über die verbauten Speichertechnologien und die Eigenschaften. In gleichem Maße benötigt das Betriebssystem und die Speicherhardware ein detailliertes Wissen über die Anwendung um den Speicher entsprechend verwalten zu können.In diesem Projekt stellen wir einen alternativen Ansatz vor, der detailliertes Wissen der Anwendung über die Speicherhardware überflüssig macht und ebenfalls detailliertes Wissen der Hardware und des Betriebssystems über die Applikation überflüssig macht. Eine zentrale Softwareinstanz namens Memory Diplomat betrachtet und bewertet alle Bedürfnisse, Bedingungen und Wünsche der Anwendung und der Hardware. Daraufhin entscheidet der Memory Diplomat über entsprechende Optimierungen für die Nutzung des Speichers. Um dies zu erreichen, schlagen wir vor, traditionelle Speicherschnittstellen zu überdenken. Daraus ergeben sich erweiterte Schnittstellen, über die Verhaltenseigenschaften der Anwendung und der Hardware definiert werden können. Diese Verhaltenseigenschaften sind so gewählt, dass sie zum einen abstrakt sind und möglichst viele Speichertechnologien und Anwendungen abdecken können, zum anderen aber spezifisch genug sind um die technologischen Besonderheiten vollständig abdecken und repräsentieren zu können. Die Verhaltenseigenschaften bilden jeweils Gegenstücke, die daraufhin vom Memory Diplomat betrachtet und entsprechend durch Optimierungsverfahren verknüpft werden.Während der gesamten Projektlaufzeit werden nicht nur Konzepte für den Memory Diplomat erarbeitet, sondern auch entworfene Methoden auf Grundlage von tatsächlichen Implementierungen evaluiert und bewertet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2377: Disruptive Hauptspeichertechnologien