Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38399
Type: Dissertação
Title: Optimizing response time in large scale similarity searches
Other Titles: Otimizando tempo de resposta em buscas por similaridade em larga escala
Authors: Rafael Martins de Souza
First Advisor: Renato Antônio Celso Ferreira
First Co-advisor: George Luiz Medeiros Teodoro
First Referee: Wagner Meira Júnior
Second Referee: William Robson Schwartz
Third Referee: Eduardo Alves do Valle Junior
Abstract: Busca por similaridade é uma operação fundamental encontrada em serviços de multimídia online. Estes serviços precisam lidar com bases de dados muito grandes, enquanto, ao mesmo tempo, eles tem que minimizar o tempo de resposta observado por seus usuários. Isto é especialmente complexo porque esses serviços lidam com taxa de consultas variáveis. Consequentemente, eles precisam se adaptar durante o tempo de execução para minimizar o tempo de resposta a medida que a taxa de consultas varia. Nesta dissertação, nós abordamos os desafios mencionados anteriormente com a paralelização, em memória distribuída, da busca por vizinhos mais próximos com quantização em produto, também conhecida como IVFADC, para máquinas híbridas com CPU e GPU. Nosso IVFADC paralelo também implementa um mecanismo de execução out-of-core, para permitir que a GPU processe bases de dados que não cabem na memória, o que é crucial para realizar buscas em base de dados muito grandes. O uso de CPU com GPU com roubo de trabalho gerou uma redução média no tempo de resposta de 1.6× quando comparado a usar a GPU somente. Inclusive, a nossa abordagem para adaptar o sistema para taxa de consultas variáveis, chamada de Dynamic Query Processing Policy (DQPP), alcançou uma redução média no tempo de resposta de 7× vs a política gulosa. Finalmente, em todas as configurações, o sistema se mostrou capaz de alcançar altas taxas de processamento de consultas e escalabilidade quase linear. Nós executamos o sistema em um ambiente com até 256 NVIDIA V100 GPUs, e uma base de dados de 256 bilhões de vetores de características SIFT
Abstract: Similarity search is a core operation found in several online multimedia services. These services have to handle very large databases, while, at the same time, they must min imize the query response times observed by users. This is especially complex because those services deal with fluctuating query workloads (rates). Consequently, they must adapt at run-time to minimize the response times as the load varies. In this dissertation, we address the aforementioned challenges with a distributed memory parallelization of the product quantization nearest neighbor search, also known as IVFADC, for hybrid CPU-GPU machines. Our parallel IVFADC also implements an out-of-core scheme to use the GPU for databases in which the index does not fit in its memory, which is crucial for searching in very large databases. The careful use of CPU and GPU with work-stealing led to an average reduction of the response time of 1.6× as com pared to using the GPU only. Also, our approach to adapt the system to fluctuating loads, called Dynamic Query Processing Policy (DQPP), attained an average response time reduction of 7× vs. the greedy policy. Finally, in all settings, the system has been shown to attain high query processing rates and near-linear scalability. We have executed our system in an environment with up to 256 NVIDIA V100 GPUs and a database of 256 billion SIFT features vectors
Subject: Computação – Teses
Computação distribuída – Teses
Busca por similaridade – Teses
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/38399
Issue Date: 13-Mar-2020
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