Optimizing response time in large scale similarity searches

dc.creatorRafael Martins de Souza
dc.date.accessioned2021-10-18T02:03:48Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:46:54Z
dc.date.available2021-10-18T02:03:48Z
dc.date.issued2020-03-13
dc.description.abstractSimilarity 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
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/38399
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectComputação – Teses
dc.subjectComputação distribuída – Teses
dc.subjectBusca por similaridade – Teses
dc.subject.otherComputation
dc.subject.otherDistributed Systems
dc.subject.otherSimilarity Search
dc.titleOptimizing response time in large scale similarity searches
dc.title.alternativeOtimizando tempo de resposta em buscas por similaridade em larga escala
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1George Luiz Medeiros Teodoro
local.contributor.advisor1Renato Antônio Celso Ferreira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3446817929796674
local.contributor.referee1Wagner Meira Júnior
local.contributor.referee1William Robson Schwartz
local.contributor.referee1Eduardo Alves do Valle Junior
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0356116906670806
local.description.resumoBusca 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
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação

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