数据中心服务器内存子系统关键技术研究

With the development of cloud computing, the design of data center has become a hot issue in current computer architecture research. However, one of the biggest challenges the designers are facing is to reduce costs and energy consumption, and to improve resource utilization. Memory cost and energy consumption occupies a very high percentage of the total cost. By analyzing typical data center applications, we find that the efficiency of existing server memory subsystem is very low. It is a serious waste of hardware resources and energy consumption. Therefore, a set of server memory subsystem optimization policies are proposed for data center environment in this proposal. Specifically, we will conduct this research in three aspects: 1) optimizing the “same page merging” with hardware module in order to improve the available capacity of the memory; 2) matching the workload characteristics of the virtual machine applications with multi-granularity virtual channel memory controller; 3) studying efficient and flexible remote memory management mechanism to improve the efficiency of memory sharing between nodes. By optimizing from both hardware and software methods, we try to improve the utilization of memory, and reduce cost and energy consumption. The following goals are expected to be achieved in the project: 1) publish more than four papers (no less than three are EI\SCI indexed) in renowned academic conferences and publications; 2) apply for more than five patents.

数据中心面临的最大挑战之一就是降低成本和能耗，提高资源利用率。内存的成本和能耗在数据中心里占有着非常高的比例。申请人通过大量测试分析发现，数据中心典型应用与桌面应用和高性能应用具有完全不同的访存特征,使得现有数据中心服务器内存子系统效率非常低。因此，本课题提出一套数据中心服务器内存子系统的优化方法，用以降低内存使用量，提高内存带宽利用率。具体包含三方面研究工作：1）利用硬件优化“基于内容的页面共享”技术，提高单节点内存可用容量；2）充分考虑虚拟机应用负载特征，优化内存控制器的配置，提高带宽利用率；3）研究高效灵活的远程内存管理机制，提高节点间内存共享的效率。通过以上提出的节点内和节点间内存的优化方法，提高数据中心内存资源的利用率，进而降低成本和能耗。本项目预期将取得以下成果：1）在国内外知名的学术会议和刊物发表4 篇以上学术论文，其中3 篇以上EI\SCI 索引；2）申请5 项以上专利。

数据中心面临的最大挑战之一就是降低成本和能耗，提高资源利用率。内存的成本和能耗在数据中心里占有着非常高的比例。本课题通过大量测试分析发现，数据中心典型应用与桌面应用和高性能应用具有完全不同的访存特征,使得现有数据中心服务器内存子系统效率非常低。因此，课题提出一套数据中心服务器内存子系统的优化方法，用以降低内存使用量，提高内存带宽利用率。具体包含三方面研究工作：1）利用硬件优化“基于内容的页面共享”技术，提高单节点内存可用容量；2）充分考虑虚拟机应用负载特征，优化内存控制器的配置，提高带宽利用率；3）研究高效灵活的远程内存管理机制，提高节点间内存共享的效率。通过以上提出的节点内和节点间内存的优化方法，提高数据中心内存资源的利用率，进而降低成本和能耗。本项目取得以下成果：在国内外知名的学术会议和刊物发表2 篇EI\SCI 索引学术论文。