How to Build a Non-Volatile Memory Database Management System论文总结

本文基于Peloton（基于NVM支持HTAP的DBMS），介绍了基于NVM构建一个数据库系统所涉及的关键模块，如下图所示。

同时总结了每个关键模块的一些经典论文（具体论文见原文）

对于Access Interface： Allocator Interface（内存分配器）需要保证数据的持久性， non-volatile pointers（重启后指针需仍有效，称作naming机制）， 原子性。对于File System Interface, 文件系统通过支持DAX，提供了高效访问NVM的接口。
对于Storage Manager: 首先Access Method介绍了 B+tree index和hash为适应NVM所做的一些改变，比如B+树中叶子节点不排序，只进行叶子节点的持久化（恢复时内部节点进行重构），等；Logging and recovery，着重强调了其自己的WBL（write-behind log)工作，其先进行实际的数据写操作，然后再记log，记log的数据因为不包含实际的用户数据，所以数据量很小；同时，恢复时间也可以做到很快。Data Placement，由于数据有冷热的特性，传统基于操作系统基于页的管理不能很好的对冷热进行区分，故更好的方式是DBMS自己进行数据的冷热分离；对于DRAM-NVM-SSD的架构，此问题同样重要，本文简单介绍了两种方法。WBL可以用于DRAM-NVM-SSD的架构中。Replication 使用NVMe over Fabrics技术以减少网络传输带来的开销。论文期待产生为NVM定制的log技术，能在replication的中因为更少的NVM写而获得比WAL更好的性能（WBL在replication时，仍构建WAL进行传输）。
对于Execution Engine：Plan Executor之前的查询计划的算法的目的是为了更低的计算复杂度以及利用CPU cache。在NVM上还需要考虑减少NVM的写次数以应对NVM的读写不对称性以及NVM的有限的写寿命。其简单介绍了改良的hash-join algorithm，排序算法，等。Query Optimizer 在做代价估算的时候一般考虑顺序读写和随机读写上的差别，而没有考虑NVM上的读写不对称性，如在materialize和两阶段join需要考虑写操作的代价，等。SQL Extensions 可以选择哪些数据存储在NVM中。