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# Informatica # Informatica distribuita, parallela e in cluster # Basi di dati # Sistemi operativi

Thallus: Trasporto Dati Veloce

Thallus usa RDMA per accelerare il trasporto dei dati, cambiando il modo in cui le aziende analizzano le informazioni.

Jayjeet Chakraborty, Matthieu Dorier, Philip Carns, Robert Ross, Carlos Maltzahn, Heiner Litz

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Nel mondo di oggi, i dati crescono a una velocità incredibile. Ovunque ci giriamo, i dati vengono creati dai nostri dispositivi, piattaforme di social media e istituzioni finanziarie. Questo aumento di dati significa che abbiamo bisogno di modi migliori per elaborarli e analizzarli. Quando le aziende vogliono ottenere informazioni da questa enorme quantità di informazioni, spesso usano sistemi che coinvolgono più computer che lavorano insieme. Tuttavia, quando questi computer comunicano tra di loro, può richiedere molto tempo, rendendo tutto più lento. Entra in scena i protocolli di trasporto dati, i mediatori del mondo dei dati, che assicurano che i dati arrivino dal punto A al punto B in modo efficiente.

La Sfida del Trasporto Dati

I protocolli di trasporto dati sono come i camion per la consegna dei tuoi dati. Devono assicurarsi che i dati siano ben confezionati e inviati senza ritardi. Tradizionalmente, protocolli come JDBC e ODBC hanno girato a bordo di veicoli tradizionali chiamati TCP/IP su Ethernet. Questo significa che richiedono che i dati siano disposti in una fila ordinata prima di inviarli. Ma quando si tratta di dati a colonne—che sono fondamentalmente come un foglio Excel dove ogni colonna rappresenta un'informazione diversa—questo confezionamento può essere un problema.

Il processo di allineamento dei dati richiede tempo ed energia. Spesso comporta passaggi extra come spostare i dati nella memoria del computer. È come cercare di infilare un chiodo quadrato in un buco rotondo: si può fare, ma di solito è disordinato e richiede tempo. Immagina di avere una grande colonna di blocchi colorati (dati) e di doverli far stare in una scatola che è troppo piccola. Devi spingerli e riorganizzarli, sprecando tempo prezioso. Nel mondo dei dati, questo riorganizzare è conosciuto come Serializzazione.

Incontra RDMA: Il Nuovo Autista di Consegna

Per affrontare questo problema, è emersa un'idea nuova chiamata RDMA (Remote Direct Memory Access). Pensa a RDMA come a un servizio di consegna super veloce che può prelevare blocchi da una posizione e lasciarli in un'altra senza i fastidiosi passaggi intermedi. Invece di aspettare che i dati siano tutti allineati e pronti per partire, RDMA consente ai computer di condividere i dati direttamente dalla loro memoria, rendendo l'intero processo molto più veloce.

La bellezza di RDMA è che può accelerare notevolmente il trasporto dei dati, specialmente per formati di dati a colonne come Apache Arrow. Immagina di inviare i tuoi blocchi tramite un treno ad alta velocità invece che con un camion lento. Il treno può trasportare molti blocchi in modo efficiente, mentre il camion rimane bloccato nel traffico.

Thallus: Un Nome Elegante per una Soluzione Intelligente

Nella ricerca di un trasporto dati più veloce, è stato progettato un nuovo sistema chiamato Thallus per utilizzare questo nuovo metodo di consegna. Thallus è costruito su una piattaforma chiamata Thallium, che fa parte di un ecosistema più grande chiamato Mochi. Pensa a Thallus come a un servizio di consegna modernizzato con un'app elegante che fa funzionare tutto senza intoppi.

Thallus funziona suddividendo il processo in due fasi principali. Prima, avvia una query—fondamentalmente chiedendo dati specifici, tipo "Fammi vedere tutti i blocchi rossi." Poi, trasporta i risultati indietro al cliente (l'utente) lotto per lotto, assicurandosi che il flusso di dati sia efficiente e veloce.

Come Funziona Thallus: I Dettagli

Al cuore del funzionamento di Thallus c'è un semplice modello server-cliente. Quando un utente vuole ottenere risultati da una query, si collega al server. Il server avvia una sessione, simile a quando apri un file sul tuo computer, e si prepara a raccogliere tutti i dati richiesti.

Con l'uso di Thallus, una volta che il server raccoglie i dati, non deve preoccuparsi di renderli ordinati prima della spedizione. Invece, può semplicemente inviare i dati direttamente dalla sua memoria. Questo è un vero cambiamento per elaborare grandi quantità di dati rapidamente.

Ad esempio, se un utente vuole eseguire una query SQL per selezionare tutte le colonne in un dataset, il server gestisce la query e invia i risultati direttamente. Questo processo riduce i passaggi normalmente richiesti per allineare i dati, riducendo il tempo e lo sforzo spesi nella serializzazione.

Risultati: Come una Macchina da Corsa contro una Berlina Standard

Quando i ricercatori hanno testato le prestazioni di Thallus contro i metodi TCP/IP tradizionali, la differenza è stata enorme. Thallus ha mostrato una velocità straordinaria, trasportando i dati molto più velocemente dei metodi più vecchi. Pensa a questo come a confrontare una macchina da corsa con una berlina standard—entrambe possono arrivare a destinazione, ma una lo fa molto più velocemente e con meno fronzoli.

La ricerca ha mostrato che utilizzare Thallus potrebbe migliorare significativamente le prestazioni del trasporto dei dati e accelerare il tempo di esecuzione complessivo delle query. Questo è particolarmente importante negli scenari di analisi dove il tempo è denaro. Più velocemente puoi elaborare i dati, prima puoi prendere decisioni e meglio può funzionare la tua azienda.

Impatto nel Mondo Reale: Un'Era dei Dati Migliore

Le implicazioni dell'adozione di Thallus e RDMA sono entusiasmanti. Immagina un mondo in cui le aziende possono analizzare i loro dati in tempo reale senza ritardi. Le aziende sarebbero in grado di rispondere più rapidamente ai cambiamenti di mercato, alle esigenze dei clienti e alle tendenze emergenti—tutto grazie a un trasporto dati più rapido.

La crescita delle aziende basate sui dati potrebbe vedere una trasformazione. Con capacità di elaborazione e analisi dei dati più veloci, le organizzazioni possono sfruttare informazioni che in precedenza erano difficili da ottenere in modo tempestivo. Che si tratti di un servizio di streaming che analizza le abitudini degli spettatori per raccomandare il prossimo grande programma o un'istituzione finanziaria che elabora transazioni in tempo reale, i vantaggi sono incredibili.

Conclusione: Il Futuro del Trasporto Dati

In sintesi, mentre i dati continuano a crescere rapidamente, anche i nostri metodi di elaborazione e analisi devono evolvere. I metodi tradizionali di trasporto dati sono come cercare di prendere un taxi durante l'ora di punta—lenti e spesso frustranti. Thallus, con le sue capacità RDMA, è una nuova opzione che promette di rivoluzionare il trasporto dati.

Minimizzando i fastidi della serializzazione e utilizzando accesso alla memoria diretto e veloce, Thallus consente ai dati di fluire più liberamente e rapidamente tra i sistemi. Non è solo un aggiornamento tecnico; è un passo verso un mondo più efficiente e guidato dai dati. Quindi, allacciati le cinture! Il futuro del trasporto dati è qui e sta andando veloce.

Fonte originale

Titolo: Thallus: An RDMA-based Columnar Data Transport Protocol

Estratto: 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.

Autori: Jayjeet Chakraborty, Matthieu Dorier, Philip Carns, Robert Ross, Carlos Maltzahn, Heiner Litz

Ultimo aggiornamento: 2024-12-03 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2412.02192

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.02192

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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