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Log-Free Concurrent Data Structures

Résumé

Non-volatile RAM (NVRAM) makes it possible for data structures to tolerate transient failures, assuming however that programmers have designed these structures such that their consistency is preserved upon recovery. Previous approaches are typically transactional and inherently make heavy use of logging, resulting in implementations that are significantly slower than their DRAM counterparts. In this paper, we introduce a set of techniques aimed at lock-free data structures that, in the large majority of cases, remove the need for logging (and costly durable store instructions) both in the data structure algorithm and in the associated memory management scheme. Together, these generic techniques enable us to design what we call log-free concurrent data structures, which, as we illustrate on linked lists, hash tables, skip lists, and BSTs, can provide several-fold performance improvements over previous transaction-based implementations, with overheads of the order of milliseconds for recovery after a failure. We also highlight how our techniques can be integrated into practical systems, by presenting a durable version of Memcached that maintains the performance of its volatile counterpart.

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Concepts associés (33)
Structure de données persistante
En informatique, une structure de données persistante est une structure de données qui préserve ses versions antérieures lorsqu'elle est modifiée ; une telle structure est immuable, car ses opérations ne la modifient pas en place (de manière visible) mais renvoient au contraire de nouvelles structures. Une structure est partiellement persistante si seule sa version la plus récente peut être modifiée, les autres n'étant accessibles qu'en lecture. La structure est dite totalement persistante si chacune de ses versions peut être lue ou modifiée.
Liste chaînée
Une liste chaînée ou liste liée (en anglais linked list) désigne en informatique une structure de données représentant une collection ordonnée et de taille arbitraire d'éléments de même type, dont la représentation en mémoire de l'ordinateur est une succession de cellules faites d'un contenu et d'un pointeur vers une autre cellule. De façon imagée, l'ensemble des cellules ressemble à une chaîne dont les maillons seraient les cellules.
Structure de données
En informatique, une structure de données est une manière d'organiser les données pour les traiter plus facilement. Une structure de données est une mise en œuvre concrète d'un type abstrait. Pour prendre un exemple de la vie quotidienne, on peut présenter des numéros de téléphone par département, par nom, par profession (comme les Pages jaunes), par numéro téléphonique (comme les annuaires destinés au télémarketing), par rue et/ou une combinaison quelconque de ces classements.
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