動的再構成が可能なストリーム処理ハードウェアに関する研究

近年，データストリームに対するリアルタイム処理の重要性が高まってきている．特にストリーム処理に特化したデータストリーム管理システム（Data Stream Management System，DSMS）は，理論的に無限のデータストリームに対してSQLライクな継続的クエリを実行することでリアルタイム処理を実現する．このような背景の中で，増加し続けるデータ量に対してリアルタイムなレスポンスを提供する手段としてFPGA（field-programmable gate array）に代表されるプログラマブル・デバイスをクエリ処理専用のアクセラレータとして活用する取り組みが注目されている．本研究では，データストリーム処理におけるウィンドウ集約クエリの高速化を目的として，FPGAを用いたクエリ・アクセラレータの設計・評価を行った．本研究では，3つの異なる研究課題についてそれぞれの解決方法を示した．1つ目の研究課題として，従来研究のデータストリーム処理専用ハードウェアでは入力データ（タプル）の順序の乱れへの対応が考慮されていなかった問題が挙げられる．そこで本研究では，順序の乱れた入力タプルを許容する効率的なハードウェア実装方法を提案した．2つ目の研究課題は，オーバラップするスライディング・ウィンドウの増加に対して性能及び面積の観点からスケールしない問題を解決することである．本研究では，オーバラップするスライディング・ウィンドウをペイン（pane）と呼ばれるサブ・ウィンドウに分割することで，性能と面積の両観点において優れたスケーラビリティを実現した．3つ目の研究課題は，クエリ処理内容の変更に伴うオーバーヘッドによりクエリの実行時（ランタイム時）のコンフィギュレーションが困難な点である．本研究では，この問題を解決する動的再構成可能なクエリ・アクセラレータ「Configurable Query Processing Hardware (CQPH)」のアーキテクチャを提案した．

近年，データストリームに対するリアルタイム処理の重要性が高まってきている．特にストリーム処理に特化したデータストリーム管理システム（Data Stream Management System，DSMS）は，理論的に無限のデータストリームに対してSQLライクな継続的クエリを実行することでリアルタイム処理を実現する．このような背景の中で，増加し続けるデータ量に対してリアルタイムなレスポンスを提供する手段としてFPGA（field-programmable gate array）に代表されるプログラマブル・デバイスをクエリ処理専用のアクセラレータとして活用する取り組みが注目されている．本研究では，データストリーム処理におけるウィンドウ集約クエリの高速化を目的として，FPGAを用いたクエリ・アクセラレータの設計・評価を行った．本研究では，3つの異なる研究課題についてそれぞれの解決方法を示した．1つ目の研究課題として，従来研究のデータストリーム処理専用ハードウェアでは入力データ（タプル）の順序の乱れへの対応が考慮されていなかった問題が挙げられる．そこで本研究では，順序の乱れた入力タプルを許容する効率的なハードウェア実装方法を提案した．2つ目の研究課題は，オーバラップするスライディング・ウィンドウの増加に対して性能及び面積の観点からスケールしない問題を解決することである．本研究では，オーバラップするスライディング・ウィンドウをペイン（pane）と呼ばれるサブ・ウィンドウに分割することで，性能と面積の両観点において優れたスケーラビリティを実現した．3つ目の研究課題は，クエリ処理内容の変更に伴うオーバーヘッドによりクエリの実行時（ランタイム時）のコンフィギュレーションが困難な点である．本研究では，この問題を解決する動的再構成可能なクエリ・アクセラレータ「Configurable Query Processing Hardware (CQPH)」のアーキテクチャを提案した．