導(dǎo)語
6月22日下午, RISC-V中國峰會同地論壇在上海科技大學(xué)會議中心多功能廳順利舉辦。本屆研討會的主題為“新型計(jì)算架構(gòu)與應(yīng)用驅(qū)動的數(shù)據(jù)存儲和管理”,致力于聚焦與新型計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲和管理原創(chuàng)性研究、系統(tǒng)應(yīng)用及生態(tài)建設(shè),包括新的系統(tǒng)架構(gòu)、文件系統(tǒng)、存儲器件、存儲控制器、系統(tǒng)應(yīng)用和驗(yàn)證等等。會議邀請了來自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的包括俄亥俄州立大學(xué)的張曉東教授、清華大學(xué)的陸游游研究員、上海交通大學(xué)陳全副教授、UCloud優(yōu)刻得謝建東工程師以及上海科技大學(xué)教授寇煦豐、王春東、范睿和哈亞軍參與。與會專家和學(xué)者分享了他們目前正在探索的問題和發(fā)表的學(xué)術(shù)成果,激發(fā)了同仁和學(xué)生們對新型計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用相關(guān)的存儲和管理方面的深入思考和探討。本論壇由上??萍即髮W(xué)和上海市計(jì)算機(jī)學(xué)會存儲專委會聯(lián)合舉辦,由上海智能視覺影像與應(yīng)用工程研究中心和上海高能效與智能定制芯片工程技術(shù)中心承辦,UCloud優(yōu)刻得給予大力支持。
上海科技大學(xué)信息學(xué)院執(zhí)行院長虞晶怡出席開幕式并致辭
論壇由上??萍即髮W(xué)信息學(xué)院教授、上海市計(jì)算機(jī)學(xué)會存儲專委會秘書長殷樹主持。
第一個(gè)主旨報(bào)告由俄亥俄州立大學(xué)的張曉東教授做線上報(bào)告,題為Data Managements: Interactions with Computer Architecture and Systems。張教授從計(jì)算機(jī)架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度闡述數(shù)據(jù)管理方面面臨的技術(shù)難點(diǎn)。在摩爾定律和登納德縮放定律即將完結(jié)的時(shí)代下,整個(gè)計(jì)算機(jī)架構(gòu)、算法以及數(shù)據(jù)管理技術(shù)該如何發(fā)展?張教授介紹了計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)研發(fā)過程中的限制因素,并給出在這個(gè)后摩爾時(shí)代,計(jì)算機(jī)生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該關(guān)注的技術(shù)點(diǎn)。其中包括專用設(shè)備加速來保持持續(xù)的性能改進(jìn);內(nèi)存和 NVM 存儲提供快速數(shù)據(jù)訪問;以內(nèi)核為中心的管理是不可持續(xù)的,必須分散過程控制;需要全面的抽象和自動化工具來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靈活、專業(yè)和包容的特性等。
清華大學(xué)的陸游游教授,報(bào)告題目為持久內(nèi)存存儲系統(tǒng)研究。陸教授介紹了傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)存在的四個(gè)問題,包括軟件棧開銷、操作系統(tǒng)開銷、分布式協(xié)議棧開銷以及請求持久化開銷。并針對上述四方面的挑戰(zhàn),陸教授介紹了他們在此問題上所思考的關(guān)鍵技術(shù)。首先,在分布式持久性共享內(nèi)存框架的設(shè)計(jì)中,針對現(xiàn)有的分布式文件系統(tǒng)存在大量的冗余拷貝問題,通過服務(wù)端主動式I/O機(jī)制和客戶端主動式I/O機(jī)制來高效執(zhí)行I/O操作,從而降低整個(gè)軟件棧的開銷;其次,從用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)協(xié)同文件系統(tǒng)管理的角度來降低操作系統(tǒng)帶來的開銷。接著,為解決低持久化效率導(dǎo)致系統(tǒng)的吞吐下降問題,分享了網(wǎng)絡(luò)存儲協(xié)同批量處理技術(shù)。該技術(shù)引入持久性操作日志用于存儲元數(shù)據(jù),從而消除元數(shù)據(jù)的冗余更新,降低持久化更新次數(shù);通過協(xié)同的傳輸與寫回、多核CPU的流水線調(diào)度等技術(shù),高效保證分配器的一致性。最后,從分布式協(xié)議方面,講述了引入一致性管理遷移機(jī)制,避免交換機(jī)無法存儲所有的協(xié)議元數(shù)據(jù);引入崩潰恢復(fù)和丟包處理機(jī)制,保證系統(tǒng)可靠性。
來自上海交通大學(xué)的陳全副教授的報(bào)告題目為:面向公有云的高可靠虛擬化存儲系統(tǒng)。陳教授深入剖析目前公有云數(shù)據(jù)存儲可靠方面的挑戰(zhàn)。介紹本地存儲和遠(yuǎn)程存儲過程中分別帶來的可靠訪問問題。他認(rèn)為本地存儲中主要存在現(xiàn)有故障解決方案造成不必要的數(shù)據(jù)損失和低可用性,而遠(yuǎn)程存儲主要存在數(shù)據(jù)一致性風(fēng)險(xiǎn)和故障解決方案的低可用性。通過可靠虛擬化存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì),以高可靠的本地/遠(yuǎn)程存儲訪問系統(tǒng)Spool為例,從跨進(jìn)程生命周期日志、快速啟動以及故障診斷和處理等角度,分享了他的科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)際應(yīng)用過程中所面臨的關(guān)鍵問題和解決思路。
UCloud優(yōu)刻得的資深工程師謝建東報(bào)告題為:IPFS 星際存儲的挑戰(zhàn)和優(yōu)化。IPFS 是一個(gè)全球的、點(diǎn)對點(diǎn)分布式文件存儲協(xié)議,是服務(wù)于 Web 3.0 互聯(lián)網(wǎng)的存儲協(xié)議。目標(biāo)是為了補(bǔ)充或者取代超文本傳輸協(xié)議。謝建東分享了UCloud成立以來所創(chuàng)造的成果。通過工程手段,追求更好的性能;通過運(yùn)營手段,追求成本和穩(wěn)定性。深入不同用戶場景從而提供最優(yōu)的存儲類型服務(wù)。
茶歇后來自上??萍即髮W(xué)的四位專家從新型磁存儲器件和新型存儲管理技術(shù)、針對邊緣應(yīng)用的硬件加速方案以及針對數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的GPU加速方案,從EE和CS的兩個(gè)角度展現(xiàn)上科大在新型存儲和加速架構(gòu)方面取得的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化的研究工作。
寇煦豐教授做題為Emerging Non-Volatile Magnetic Memory Technologies for Data-Driving Computing的報(bào)告??莒阖S教授認(rèn)為將來的計(jì)算瓶頸是數(shù)據(jù)到邏輯的傳輸,報(bào)告在介紹了各種類型的新興非易失性磁存儲介質(zhì)的原理和存儲技術(shù)基礎(chǔ)上,著重介紹了上科大后摩爾中心圍繞MRAM磁存儲器開展的研究進(jìn)展和突破。
王春東教授報(bào)告題為The Tenet of Memory: Following the Prestige,從CS的角度分享了其在非易失內(nèi)存研究中的新發(fā)現(xiàn),生動形象地介紹如何來降低緩存丟失率,從緩存行管理和查找的角度減少讀放大以獲得高搜索性能,最后分享課題組針對STT-MRAM的在研工作
范睿教授報(bào)告題為A Round Peg in a Square Hole GPU Computing with Irregular Data。他介紹了目前廣泛應(yīng)用的GPU處理器,分析了其優(yōu)缺點(diǎn)并介紹了如何來提升GPU的性能。范睿認(rèn)為新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可實(shí)現(xiàn)高GPU性能,對于稀疏問題也是如此,但很多稀疏問題還有待研究,未來可以考慮使用機(jī)器學(xué)習(xí)來協(xié)助優(yōu)化性能。
哈亞軍教授的報(bào)告題目為TAIT: One-Shot Full-Integer Lightweight DNN Quantization via Tunable Activation Imbalance Transfer。報(bào)告從邊緣AI等應(yīng)用場景思考,解決現(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無法有效地部署在邊緣設(shè)備上等問題。為了解決這個(gè)問題,輕量級的DNN是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。輕量級 DNN 采用深度可分離卷積代替?zhèn)鹘y(tǒng)卷積。傳統(tǒng)的卷積融合了水平和垂直方向的信息。相反,深度分離卷積將常規(guī)卷積分為深度卷積和像素卷積;另一種選擇是對稱量化。哈亞軍教授分享了他們的研究工作TAIT,提出了一個(gè)量化誤差模型。
論壇Panel Discussion 思辨環(huán)節(jié),邀請到來自上海科技大學(xué)硬X射線自由電子激光大科學(xué)裝置SHINE實(shí)驗(yàn)輔助分總體負(fù)責(zé)人懷平研究員,中科院上海高等研究院感知與計(jì)算實(shí)驗(yàn)室副主任、SKA項(xiàng)目中國負(fù)責(zé)人祝永新研究員以及上海科技大學(xué)MHPC聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任范海巍高級工程師與幾位報(bào)告嘉賓一起共議新型計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用需求下數(shù)據(jù)存儲的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。懷平研究員首先發(fā)言,介紹SHINE項(xiàng)目在數(shù)據(jù)在采集、處理和傳輸?shù)雀麟A段的需求,具體表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的TB/s級高通量、多源頭數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降噪結(jié)合線下大規(guī)模數(shù)據(jù)分析的多階段處理模式以及超大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,進(jìn)而引出大科學(xué)裝置對數(shù)據(jù)全周期存儲和管理的挑戰(zhàn)。
祝永新研究員首先介紹SKA平方公里陣列在天文觀測方面的背景知識,進(jìn)而介紹SKA數(shù)據(jù)在大規(guī)模、高通量基礎(chǔ)上具有海量小文件的特征,并結(jié)合SKA觀測設(shè)備全球協(xié)作部署和設(shè)備部署的惡劣環(huán)境展現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲、傳輸、共享方面的挑戰(zhàn)。
范海巍高級工程師則從新型異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)的角度介紹了通用/專用混合計(jì)算體系在數(shù)據(jù)不同器件間加載、交換、處理和存儲的特點(diǎn),分析了傳統(tǒng)計(jì)算存儲架構(gòu)的局限性,并展望了新型架構(gòu)下對新型數(shù)據(jù)存儲和管理方法的渴求。
在幾位學(xué)者從使用者的角度分享了數(shù)據(jù)在存儲和管理方面的角度基礎(chǔ)上,主持人邀請上海交大陳全副教授和UCloud技術(shù)專家謝建東工程師從云存儲系統(tǒng)研究和運(yùn)營角度分享技術(shù)進(jìn)展和經(jīng)驗(yàn),并從數(shù)據(jù)的可靠性、運(yùn)營成本、公有云/私有云混合組建等角度進(jìn)一步分析現(xiàn)有技術(shù)的局限性。
思辨環(huán)節(jié)最后邀請數(shù)據(jù)存儲專家清華大學(xué)陸游游教授從學(xué)界和企業(yè)兩個(gè)角度分享觀點(diǎn),陸教授首先介紹了近計(jì)算存儲、存內(nèi)計(jì)算、原位計(jì)算等降低數(shù)據(jù)交換的研究思路,展現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)層級對數(shù)據(jù)存儲和管理的促進(jìn);然后介紹了針對新型存儲設(shè)備開展的創(chuàng)新性數(shù)據(jù)組織管理思路,展現(xiàn)改進(jìn)文件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)存儲和管理的幫助;進(jìn)而從操作系統(tǒng)層面介紹了內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)協(xié)作優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲的思路。從學(xué)術(shù)界前沿研究到企業(yè)界實(shí)踐探索,多層次的分析了新型計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用需求下數(shù)據(jù)存儲的機(jī)遇。
思辨環(huán)節(jié)由上??萍即髮W(xué)信息學(xué)院殷樹教授主持并作結(jié)語:作為RISC-V中國峰會同地論壇,“ASSIST2021--新型計(jì)算架構(gòu)和應(yīng)用驅(qū)動的數(shù)據(jù)存儲和管理”論壇旨在展現(xiàn)新型計(jì)算架構(gòu)浪潮下算力以外的挑戰(zhàn),展現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和管理對計(jì)算系統(tǒng)效率和利用率的影響,凸顯計(jì)算系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)大趨勢下計(jì)算/存儲協(xié)作設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性。
(以上圖片均來自上海科技大學(xué)信息學(xué)院)
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