CNS Core:Small: File System Offloading
CNS 核心:小:文件系统卸载
基本信息
- 批准号:1910593
- 负责人:
- 金额:$ 49.98万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-10-01 至 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Computers use filesystems that facilitate applications to store and access data in a storage device. Filesystems reside inside a trusted Operating System (OS) and enable consistent, secure, and durable access to data. Applications run inside untrusted user space and must cross the trusted OS boundary for accessing storage hardware using filesystems. In this era of ultra-fast storage technologies such as flash and nonvolatile memory, crossing the OS boundary for input/output (I/O) access incurs high software overheads and impacts I/O and application performance. Therefore, reducing software overheads is critical but must be done without compromising data consistency, security, and durability.This project investigates the redesign of a high-performance filesystem that allows applications to access the storage hardware directly bypassing the OS, while respecting crash-consistency, security, and durability. The project involves three research thrusts. The first thrust identifies critical filesystem components responsible for crash-consistency, security, and durability and offloads them into the storage hardware allowing applications to bypass the OS. The second thrust explores the use of accelerators for accelerating offloaded components for higher performance. The third thrust redesigns offloaded components to exploit hardware capabilities such as device capacitance that can reduce software overheads and improve crash-consistency.By redesigning storage software, this project has the potential to significantly improve I/O performance for a wide domain of applications including Internet of Things (IoT) as well as personal, datacenter, and mission-critical systems where running commodity OS is not feasible. Equally, the ideas and prototypes developed will educate undergraduate, graduate, and high-school students on the benefits of reducing software overheads, understanding the hardware capabilities when designing software, and hardware-software codesign. To evaluate the filesystem design, the project builds a software prototype and an accelerated emulator running a wide-range of personal computing and datacenter applications. The research publications, source code with documentation, and the instructions for reproducing published measurement of the system will be made public and available from the Rutgers University's (https://www.cs.rutgers.edu/~sk2113/fsoffload) website maintained for the duration of the project.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
计算机使用文件系统来促进应用程序在存储设备中存储和访问数据。文件系统位于受信任的操作系统(OS)中,支持对数据的一致、安全和持久的访问。应用程序在不受信任的用户空间内运行,并且必须跨越受信任的操作系统边界才能使用文件系统访问存储硬件。在闪存和非易失性存储器等超高速存储技术的时代,跨越操作系统边界进行输入/输出(I/O)访问会导致很高的软件开销,并影响I/O和应用程序性能。因此,减少软件开销至关重要,但必须在不影响数据一致性、安全性和持久性的情况下完成。这个项目研究了一个高性能文件系统的重新设计,该文件系统允许应用程序直接绕过操作系统访问存储硬件,同时尊重崩溃一致性、安全性和持久性。该项目涉及三个研究重点。第一个任务确定负责崩溃一致性、安全性和持久性的关键文件系统组件,并将它们卸载到存储硬件中,允许应用程序绕过操作系统。第二个推力探索使用加速器加速卸载组件以获得更高的性能。第三个重点是重新设计卸载组件,以利用硬件功能,如设备电容,可以减少软件开销并提高崩溃一致性。通过重新设计存储软件,该项目有可能显著提高广泛应用领域的I/O性能,包括物联网(IoT)以及个人、数据中心和关键任务系统,在这些领域运行普通操作系统是不可行的。同样,所开发的想法和原型将教育本科生、研究生和高中生减少软件开销的好处,在设计软件时理解硬件功能,以及硬件软件协同设计。为了评估文件系统设计,该项目构建了一个软件原型和一个运行广泛的个人计算和数据中心应用程序的加速模拟器。研究出版物、带有文档的源代码以及复制已发表的系统测量的说明将在罗格斯大学(https://www.cs.rutgers.edu/~sk2113/fsoffload)的网站上公开,并在项目期间维护。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CrossFS: A Cross-layered Direct-Access File System
CrossFS:跨层直接访问文件系统
- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yujie Ren, Changwoo Min
- 通讯作者:Yujie Ren, Changwoo Min
KLOCs: kernel-level object contexts for heterogeneous memory systems
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- DOI:10.1145/3445814.3446745
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kannan, Sudarsun;Ren, Yujie;Bhattacharjee, Abhishek
- 通讯作者:Bhattacharjee, Abhishek
CompoundFS: Compounding I/O Operations in Firmware File Systems
CompoundFS:在固件文件系统中复合 I/O 操作
- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yujie Ren, Jian Zhang
- 通讯作者:Yujie Ren, Jian Zhang
FusionFS: Fusing I/O Operations using CISCOps in Firmware File Systems
FusionFS:在固件文件系统中使用 CISCOps 融合 I/O 操作
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Jian Zhang, Yujie Ren
- 通讯作者:Jian Zhang, Yujie Ren
The Need for Precise and Efficient Memory Capacity Budgeting
需要精确、高效的内存容量预算
- DOI:10.1145/3422575.3422791
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Garg, Shaleen;Kannan, Sudarsun;Parashar, Manish
- 通讯作者:Parashar, Manish
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