Data prefetching is important for storage system optimization and access performance improvement. Traditional prefetchers work well for mining access patterns of sequential logical block address (LBA) but cannot handle complex non-sequential patterns that commonly exist in real-world applications. The state-of-the-art (SOTA) learning-based prefetchers cover more LBA accesses. However, they do not adequately consider the spatial interdependencies between LBA deltas, which leads to limited performance and robustness. This paper proposes a novel Stream-Graph neural network-based Data Prefetcher (SGDP). Specifically, SGDP models LBA delta streams using a weighted directed graph structure to represent interactive relations among LBA deltas and further extracts hybrid features by graph neural networks for data prefetching. We conduct extensive experiments on eight real-world datasets. Empirical results verify that SGDP outperforms the SOTA methods in terms of the hit ratio by 6.21%, the effective prefetching ratio by 7.00%, and speeds up inference time by 3.13X on average. Besides, we generalize SGDP to different variants by different stream constructions, further expanding its application scenarios and demonstrating its robustness. SGDP offers a novel data prefetching solution and has been verified in commercial hybrid storage systems in the experimental phase. Our codes and appendix are available at https://github.com/yyysjz1997/SGDP/.


翻译:数据预取对于存储系统优化和访问性能提升至关重要。传统预取器能有效挖掘顺序逻辑块地址(LBA)的访问模式,但无法处理实际应用中普遍存在的复杂非顺序模式。当前最先进的基于学习的预取器覆盖了更多LBA访问,然而它们未能充分考虑LBA差值之间的空间依赖性,导致性能和鲁棒性受限。本文提出了一种新型的基于流-图神经网络的数据预取器(SGDP)。具体而言,SGDP采用加权有向图结构对LBA差值流进行建模,以表示LBA差值间的交互关系,并进一步通过图神经网络提取混合特征用于数据预取。我们在八个真实数据集上进行了大量实验。实证结果表明,SGDP在命中率上平均超过现有最先进方法6.21%,有效预取率提升7.00%,推理速度加快3.13倍。此外,我们通过不同的流结构将SGDP泛化为多种变体,进一步扩展了其应用场景并验证了其鲁棒性。SGDP提供了一种新颖的数据预取解决方案,并已在实验阶段的商用混合存储系统中得到验证。我们的代码和附录可在https://github.com/yyysjz1997/SGDP/获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
57+阅读 · 2021年1月26日
【NeurIPS2020】点针图网络,Pointer Graph Networks
专知会员服务
40+阅读 · 2020年9月27日
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月2日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
ICLR'22 |「无图」的图神经网络
图与推荐
1+阅读 · 2022年8月25日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2021年6月27日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
20+阅读 · 2019年11月23日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
5+阅读 · 7月28日
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
8+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
12+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
ICLR'22 |「无图」的图神经网络
图与推荐
1+阅读 · 2022年8月25日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
相关论文
Arxiv
15+阅读 · 2021年6月27日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
20+阅读 · 2019年11月23日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员