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大会|惊喜与挑战并行的NSDI 2017

时间:2017-04-27 04:49来源: 作者: 点击:
大会|惊喜与挑战并行的NSDI 2017

  大会|惊喜与挑战并行的NSDI 2017

  编者按

计算机网络系统领域顶级会议NSDI 2017于三月末在美国波士顿召开。会议结束之后,我们邀请了微软亚洲研究院的联合培养博士生肖文聪与我们分享了他的此次参会的心得体会。你还可能看过他此前分享的SoCC的参会体验。

  会议简介

NSDI的全称是Networked Systems Design and Implementation,是USENIX旗下的旗舰会议之一,也是计算机网络系统领域久负盛名的顶级会议。与网络领域的另一顶会Sigcomm相比,NSDI更加侧重于网络系统的设计与实现,众所周知的大数据系统Spark就发表在2012年的NSDI大会上。

NSDI特别重视文章质量,会议采用严格的双盲评审,每篇文章都要经过两轮总计六到八个审稿人审阅,之后还需要经过程序委员会的讨论筛选。最后,今年的NSDI在投稿的两百多篇文章中收录了学术论文40篇,录取率为18%。

本届NSDI在美国波士顿举行,大会总共持续三天,分为13个session,从数据中心到无线网络,从安全隐私到异常检测,从存储系统到分布式计算,既有经典的网络问题负载均衡(Load balance)和调度(Scheduling),也有视频检测系统和分布式机器学习系统等新场景下的新问题,可以说是涵盖了网络系统研究的方方面面。每个session仅有三四篇文章,每篇文章都需要在大会上作近半小时的口头报告并接受提问。除了Oral环节外,第二天的晚上还设有一个单独的Poster session,总共录取了量少质优的22篇poster,展示了来自年轻PhD学生的很多新思路和新想法。

  大会|惊喜与挑战并行的NSDI 2017

  搭讪,演讲,被搭讪

早在我第一次去开会的时候,我的导师、微软亚洲研究院副院长周礼栋博士和我在研究院的指导老师(mentor)伍鸣就告诉我,开会最重要的是什么:交流!然而很多事情都是知易行难。我不禁回想起两年前我第一次参与国际学术会议的时候的尴尬,当时由于对自己英语口语和口音的不自信,即便是面对欢迎晚宴上坐在身旁的研究员,我也不知道该如何开口。我现在还记得,在我完成那年的暑期实习并从美国总部微软雷德蒙研究院离职的那天,我的指导老师还分享给我不少经验,其中之一就是关于语言交流的问题。因为英语并不是我们的母语,我们在与别人的交流中存在着理解上的偏差是很经常出现的,不断训练自己提升语言能力当然重要,但更重要的是要永远保持耐心,去倾听、理解、询问,为达到一致的理解(context)去不断尝试沟通和表达自己。仔细回想,算上大四那年,我已经在微软亚洲研究院的系统组实习快4年了,几乎每个研究员都在科研上给予过我帮助,而组里轻松而扎实的学术氛围,坚持科研与产品相结合的实践方法更是深深影响了我。我何其荣幸能得到这么多人孜孜不倦的教诲,点点滴滴只能牢记于心,不断践行。这次的大会上,我在茶歇期间成功搭讪了好几位优秀学者并与Poster 环节超过一半的人都进行了交流,相比于上次,也算是小有进步。

  大会|惊喜与挑战并行的NSDI 2017

系统组参会人员合照

实际上开会聊天是很高效的交流手段,而吃饭时间更是极好的沟通的机会。如果遇到一些年长的研究员,他们经常会分享一些高层次的对于研究方向和领域发展的思考,甚至是一些人生经验。如果遇到跟自己相关领域的论文的作者,那么就很容易能聊到论文新方法下的一些细节问题,其实透过作者读论文往往是最快的方法!众所周知,很多国际顶级学术会议涉及领域的范围很广,就拿NSDI来说,网络系统领域的研究跨度很大,而近几年交叉领域的新工作也比较多,聊天时经常会遇到自己可能还没接触到的研究面,这时候与同行的交流经常能脑洞大开,相互激发新想法。这次的NSDI恰好是在学术重镇波士顿举行,波士顿周围汇聚了很多著名的高校,包括著名的麻省理工学院(MIT)和哈佛大学。这带来的一个好处就是参会的人不只有网络系统相关的研究员和论文作者,更有不少来自这些高校的PhD们,他们使参会人员更加多元化。俗话说的好,他山之石可以攻玉,很多前瞻性的文章和新颖的方法就是在这样的跨界交流中提炼的。

这是我第二次参加国际学术会议,而不同于以往,这次我需要在大会上就自己的工作做近半小时的口头报告。这里要非常感谢我在微软亚洲研究院系统组的同事们,从PPT到演讲内容他们都帮我进行了细致的修改,还安排了三次的排练并教会我很多演讲上的技巧。

尽管是早有准备,但我在前往波士顿的飞机上却还是愈发的紧张和焦虑。然而就在当我刚到会场进行注册的时候,我遇到了去年暑期在雷德蒙研究院实习时认识的研究员Amar,他的一句“温控 ”(在英语使用者看来我的名字Wencong是应该这么发音) 和爽朗的笑声把我的思绪从阴冷的波士顿带回了美丽的西雅图的夏天,到那个大家都非常努力非常有爱的99号楼,一切的紧张和压抑瞬间得到了缓解。当我站上演讲台之后,与其说有那么点紧张更不如说是一种兴奋,看着下面目光灼灼的“同学们”,我觉得自己更像一个传播知识的老师,责任重大。

在完成了演讲之后的茶歇,一位不认识的研究员突然跑过来,我看了一下名牌才发现,竟是大名鼎鼎的PowerGraph和GraphX的作者Joseph!他称赞了我们的工作,并分享了他的一些相关的思考,包括系统设计层面以及机器学习等。我非常开心自己的工作得到了肯定,通过自己的一些微小的工作,能让大家在分布式系统的设计实现上看到一个新的方法,有一些新的启发,我很自豪也很满足。

  焦点透视

下面我将从获奖论文、微软Azure的重磅工作、数据中心研究、以及机器学习相关系统4个方面介绍一些NSDI上的论文。

  • 获奖论文
  • 本届NSDI共颁发了两个奖项,Community Award(社区贡献奖)和Best Paper Award(最佳论文奖)。其中Community Award被Dropbox斩获,而来自Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) 的mOS则在众多欧美名校的顶级网络系统工作中脱颖而出,摘得了唯一的Best Paper Award!

    Dropbox在论文The Design, Implementation, and Deployment of a System to Transparently Compress Hundreds of Petabytes of Image Files for a File-Storage Service中介绍了他们的图像数据压缩系统Lapton【1】,已经部署在Dropbox这样一个世界范围的云存储系统中,可以无损压缩JPEG图像文件到原来大小的77%。截至到2017年1月,已经压缩高达数百个PB的数据,节省了46PB的存储空间。这个系统已经在Github进行了开源。

    KAIST的mOS则主要解决带有状态的网络数据流层面的MiddleBox的编程可重用性问题。MiddleBox是指网络中部署的带有除了包转发以外功能的系统,比如说防火墙就是一个常见的MiddleBox应用,用于过滤未经许可的网络流量。电信系统中对于蜂窝数据流量的计算和实时监控也是另外一个典型的MiddleBox应用。实现MiddleBox应用通常需要对于每个连接的数据包和状态进行监控和处理,从而需要自己实现很多相应的包转发等功能,KAIST的研究员提出了一套高层次编程接口,使得用户只需要专注于实现MiddleBox的应用,隐藏了底层数据流处理的逻辑,避免了复杂而易错的数据流管理部分的重复性编程。而在底层,mOS通过一个高效而灵活的事件系统,支持百万量级并发流事件的处理。mOS系统已经在Github上开源,相信会给MiddleBox的研究和产品带来诸多的便利。

  • 微软Azure的重磅工作
  • 微软在这样一个网络系统领域的盛会中继续保持着自己的重量级地位,参与了总共40篇文章中的9篇文章的工作,为工业界之最,表现抢眼。而微软的研究员也在本届NSDI的多个session中担任主席。在近几年的网络系统研究中,一方面微软研究院不仅自己发表研究文章,并且还联合其他多个科研机构以及其学生合作发表了多篇研究文章,另一方面微软的产品部门Azure也不断发表文章介绍了他们在实际生产环境中的先进工作和经验。

    Azure云服务是世界上最大的公有云服务之一,微软Azure的数据中心散布在世界各地,包含高达百万量级的机器数目。Azure把虚拟机卖给客户,需要给虚拟机的网络提供防火墙、负载均衡等网络功能,鉴于此,微软的Azure team在数据中心设计中大规模实践SDN。

    在本届NSDI的SDN and Network Design session,微软Azure数据中心负责Host SDN team的Daniel Firestone介绍了他们长达8年的Host SDN的项目经验,披露了核心系统——Virtual Filtering Platform (VFP) 【3】这样一个端系统上的可编程端虚拟交换机的设计和实现细节。VFP已经部署在超过一百万台的Azure服务器上,稳定的支持IaaS和PaaS的服务长达4年的时间。

    第一阶段的VFP项目着重在可编程性上,允许不同用户能独立的编写网络策略而不相互影响,并且支持网络连接层面的状态化信息,还能够编写灵活的网络策略。

    第二阶段的VFP项目则着重关注在可维护性和性能两个层面,一方面提供热部署的功能,另一方面在基于FPGA 实现的SmartNIC的支持下,通过Unified Flow Table设计和Hardware Offloads,使得VFP在保持最开始的灵活软件定义的特性下,能够高效的支持40Gbps和50Gbps的高速数据中心网络。进一步的,SmartNIC对每个服务器上运行着的虚拟机抽象出一块虚拟网卡,虚拟机通过SR-IOV技术即可直接访问这块虚拟网卡,使得虚拟机收发网络数据包都不需要CPU计算单元的参与,做到了CPU-bypass,既节省了CPU资源又降低了网络延迟,并且更具经济性。

    (责任编辑:新闻百事网)
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