Thallus: Daten-Transport im Schnelldurchlauf
Thallus nutzt RDMA, um den Datentransport zu beschleunigen und zu verändern, wie Unternehmen Informationen analysieren.
Jayjeet Chakraborty, Matthieu Dorier, Philip Carns, Robert Ross, Carlos Maltzahn, Heiner Litz
― 6 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Die Herausforderung der Datenübertragung
- Lern mal RDMA kennen: Der neue Lieferfahrer
- Thallus: Ein schicker Name für eine smarte Lösung
- Wie Thallus funktioniert: Die Kleinigkeiten
- Ergebnisse: Wie ein Rennwagen vs. eine Standardlimousine
- Auswirkungen in der realen Welt: Ein besseres Datenzeitalter
- Fazit: Die Zukunft der Datenübertragung
- Originalquelle
In der heutigen Welt wächst die Datenmenge in einem unglaublichen Tempo. Überall um uns herum wird von unseren Geräten, sozialen Medien und Finanzinstituten Daten erzeugt. Dieser Anstieg an Daten bedeutet, dass wir bessere Möglichkeiten brauchen, um sie zu verarbeiten und zu analysieren. Wenn Firmen aus dieser riesigen Menge an Informationen Einblicke gewinnen wollen, nutzen sie oft Systeme, in denen mehrere Computer zusammenarbeiten. Aber wenn diese Computer miteinander kommunizieren, kann das viel Zeit in Anspruch nehmen und alles verlangsamen. Hier kommen die Datenübertragungsprotokolle ins Spiel, die als Mittelsmänner der Datenwelt fungieren und sicherstellen, dass die Daten effizient von Punkt A nach Punkt B gelangen.
Die Herausforderung der Datenübertragung
Datenübertragungsprotokolle sind wie Lieferwagen für deine Daten. Sie müssen sicherstellen, dass die Daten ordentlich verpackt und ohne Verzögerungen gesendet werden. Traditionell sind Protokolle wie JDBC und ODBC in altmodischen Vehikeln namens TCP/IP über Ethernet unterwegs. Das bedeutet, sie verlangen, dass die Daten in einer ordentlichen, einzeiligen Reihe aufgereiht werden, bevor sie losgeschickt werden. Aber wenn es um Spaltendaten geht – also quasi wie eine Tabelle, in der jede Spalte ein anderes Informationsstück darstellt – kann diese Verpackung nervig sein.
Der Prozess, die Daten aufzufädeln, braucht Zeit und Energie. Oft bedeutet das zusätzliche Schritte wie das Bewegen von Daten im Speicher des Computers. Das ist wie der Versuch, einen quadratischen Pfosten in ein rundes Loch zu quetschen: Es funktioniert, ist aber meistens chaotisch und zeitaufwendig. Stell dir vor, du hast eine riesige Säule aus bunten Blöcken (Daten) und musst sie in eine viel zu kleine Kiste quetschen. Du musst sie schubsen und umsortieren, was wertvolle Zeit kostet. In der Datenwelt nennt man dieses Umordnen Serialisierung.
RDMA kennen: Der neue Lieferfahrer
Lern malUm dieses Problem anzugehen, hat eine neue Idee namens RDMA (Remote Direct Memory Access) die Bühne betreten. Denk an RDMA als einen superschnellen Lieferservice, der Blöcke von einem Ort abholt und sie an einen anderen bringt, ohne die umständlichen Zwischenschritte. Statt darauf zu warten, dass die Daten alle aufgereiht und bereit sind, lässt RDMA die Computer Daten direkt aus ihrem Speicher teilen, was den gesamten Prozess viel schneller macht.
Das Tolle an RDMA ist, dass es den Datentransport erheblich beschleunigen kann, besonders für Spaltendatenformate wie Apache Arrow. Stell dir vor, du schickst deine Blöcke mit einem Hochgeschwindigkeitszug statt mit einem langsamen Lkw. Der Zug kann eine Menge Blöcke effizient transportieren, während der Lkw im Stau stecken bleibt.
Thallus: Ein schicker Name für eine smarte Lösung
Auf der Suche nach schnellerer Datenübertragung wurde ein neues System namens Thallus entwickelt, das diese neue Liefermethode nutzt. Thallus basiert auf einem Framework namens Thallium, das Teil eines grösseren Ökosystems namens Mochi ist. Denk an Thallus wie an einen modernisierten Lieferservice mit einer schlanken App, die alles reibungslos laufen lässt.
Thallus funktioniert, indem es den Prozess in zwei Hauptphasen unterteilt. Zuerst startet es eine Abfrage – basically fragt "Zeig mir alle roten Blöcke." Dann transportiert es die Ergebnisse nach und nach zurück zum Client (dem Nutzer) und stellt sicher, dass der Datenstrom effizient und schnell ist.
Wie Thallus funktioniert: Die Kleinigkeiten
Im Kern des Thallus-Betriebs steht ein einfaches Server-Client-Modell. Wenn ein Nutzer Ergebnisse aus einer Abfrage will, verbindet er sich mit dem Server. Der Server startet eine Sitzung, ähnlich wie das Öffnen einer Datei auf deinem Computer, und bereitet sich darauf vor, alle angeforderten Daten zu sammeln.
Mit Thallus muss sich der Server, nachdem er die Daten gesammelt hat, nicht mehr darum kümmern, sie ordentlich zu machen, bevor er sie versendet. Stattdessen kann er die Daten direkt aus seinem Speicher schicken. Das ist ein echter Game-Changer für die schnelle Verarbeitung grosser Datenmengen.
Wenn ein Nutzer zum Beispiel eine SQL-Abfrage ausführen will, um alle Spalten in einem Datensatz auszuwählen, kümmert sich der Server um die Abfrage und sendet die Ergebnisse direkt zurück. Dieser Prozess minimiert die Schritte, die normalerweise nötig sind, um die Daten aufzufädeln, und reduziert die Zeit und den Aufwand für die Serialisierung.
Ergebnisse: Wie ein Rennwagen vs. eine Standardlimousine
Als Forscher die Leistung von Thallus im Vergleich zu den traditionellen TCP/IP-Methoden testeten, war der Unterschied riesig. Thallus zeigte bemerkenswerte Geschwindigkeit und transportierte Daten viel schneller als die älteren Methoden. Denk an den Vergleich zwischen einem Rennwagen und einer Standardlimousine – beide erreichen das Ziel, aber einer ist viel schneller und unkomplizierter.
Die Forschung zeigte, dass die Nutzung von Thallus die Leistung des Datentransports erheblich verbessern und die Gesamtzeit für die Ausführung von Abfragen beschleunigen könnte. Das ist besonders wichtig in Analyse-Szenarien, in denen Zeit Geld ist. Je schneller du Daten verarbeiten kannst, desto schneller kannst du Entscheidungen treffen und desto besser kann dein Geschäft laufen.
Auswirkungen in der realen Welt: Ein besseres Datenzeitalter
Die Auswirkungen der Einführung von Thallus und RDMA sind spannend. Stell dir eine Welt vor, in der Unternehmen ihre Daten in Echtzeit ohne Verzögerung analysieren können. Firmen könnten viel schneller auf Marktveränderungen, Kundenbedürfnisse und aufkommende Trends reagieren – alles dank schnellerer Datenübertragung.
Das Wachstum datengetriebener Unternehmen könnte eine Transformation erleben. Mit schnelleren Datenverarbeitungs- und Analysefähigkeiten können Organisationen Erkenntnisse gewinnen, die zuvor schwer zugänglich waren. Ob es nun ein Streamingdienst ist, der das Zuschauerverhalten analysiert, um die nächste grosse Show zu empfehlen, oder ein Finanzinstitut, das Transaktionen in Echtzeit verarbeitet - die Vorteile sind enorm.
Fazit: Die Zukunft der Datenübertragung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, während die Daten weiterhin schnell wachsen, auch unsere Methoden zu ihrer Verarbeitung und Analyse besser werden müssen. Traditionelle Datenübertragungsmethoden sind wie der Versuch, während der Hauptverkehrszeit ein Taxi zu bekommen – langsam und oft frustrierend. Thallus, mit seinen RDMA-Fähigkeiten, ist eine neue Option, die verspricht, die Datenübertragung zu revolutionieren.
Durch die Minimierung der Umstände bei der Serialisierung und die Nutzung des schnellen, direkten Speicherzugriffs ermöglicht Thallus, dass Daten zwischen Systemen freier und schneller fliessen. Es ist nicht nur ein technisches Upgrade; es ist ein Schritt in Richtung einer effizienteren, datengesteuerten Welt. Also schnall dich an für die Fahrt! Die Zukunft der Datenübertragung ist hier und sie bewegt sich schnell.
Originalquelle
Titel: Thallus: An RDMA-based Columnar Data Transport Protocol
Zusammenfassung: The volume of data generated and stored in contemporary global data centers is experiencing exponential growth. This rapid data growth necessitates efficient processing and analysis to extract valuable business insights. In distributed data processing systems, data undergoes exchanges between the compute servers that contribute significantly to the total data processing duration in adequately large clusters, necessitating efficient data transport protocols. Traditionally, data transport frameworks such as JDBC and ODBC have used TCP/IP-over-Ethernet as their underlying network protocol. Such frameworks require serializing the data into a single contiguous buffer before handing it off to the network card, primarily due to the requirement of contiguous data in TCP/IP. In OLAP use cases, this serialization process is costly for columnar data batches as it involves numerous memory copies that hurt data transport duration and overall data processing performance. We study the serialization overhead in the context of a widely-used columnar data format, Apache Arrow, and propose leveraging RDMA to transport Arrow data over Infiniband in a zero-copy manner. We design and implement Thallus, an RDMA-based columnar data transport protocol for Apache Arrow based on the Thallium framework from the Mochi ecosystem, compare it with a purely Thallium RPC-based implementation, and show substantial performance improvements can be achieved by using RDMA for columnar data transport.
Autoren: Jayjeet Chakraborty, Matthieu Dorier, Philip Carns, Robert Ross, Carlos Maltzahn, Heiner Litz
Letzte Aktualisierung: 2024-12-03 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2412.02192
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.02192
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
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