Accelerating String-Key Learned Index Structures via Memoization-Based Incremental Training
Notice bibliographique
Résumé
Learned indexes use machine learning models to learn the mappings between keys and their corresponding positions in key-value indexes. These indexes use the mapping information as training data. Learned indexes require frequent retrainings of their models to incorporate the changes introduced by update queries. To efficiently retrain the models, existing learned index systems often harness a linear algebraic QR factorization technique that performs matrix decomposition. This factorization approach processes all key-position pairs during each retraining, resulting in compute operations that grow linearly with the total number of keys and their lengths. Consequently, the retrainings create a severe performance bottleneck, especially for variable-length string keys, while the retrainings are crucial for maintaining high prediction accuracy and in turn, ensuring low query service latency. To address this performance problem, we develop an algorithm-hardware co-designed string-key learned index system, dubbed SIA. In designing SIA, we leverage a unique algorithmic property of the matrix decomposition-based training method. Exploiting the property, we develop a memoization-based incremental training scheme, which only requires computation over updated keys, while decomposition results of non-updated keys from previous computations can be reused. We further enhance SIA to offload a portion of this training process to an FPGA accelerator to not only relieve CPU resources for serving index queries (i.e., inference), but also accelerate the training itself. Our evaluation shows that compared to ALEX, LIPP, and SIndex, a state-of-the-art learned index systems, SIA-accelerated learned indexes offer 2.6× and 3.4× higher throughput on the two real-world benchmark suites, YCSB and Twitter cache trace, respectively.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».