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稀疏感知的存储架构设计
资料介绍
一、研究背景与问题提出
随着大数据与人工智能技术的快速发展,数据规模呈现指数级增长,其中稀疏数据已经成为当前数据形态的重要组成部分。在推荐系统、自然语言处理、计算机视觉、生物信息学等多个领域,高维稀疏特征已经成为主流数据形式:推荐系统中用户-物品交互矩阵稀疏度通常超过99.5%,大规模词袋模型中的文本特征绝大多数维度取值为零,社交网络节点连接矩阵中非零元素占比不足千分之一。这种极高的稀疏性给传统存储架构带来了前所未有的挑战。
传统存储架构大多基于稠密数据设计,无论数据是否存在有效取值,都会为每个维度分配固定存储空间,导致大量存储资源被无效的零值占用。例如,一个百万维度的用户特征向量,如果按照稠密存储方式需要占用数百MB空间,而实际有效非零特征不足千个,存储利用率不到0.1%,不仅造成存储成本大幅上升,还会导致数据读写带宽浪费、缓存命中率下降、计算访问延迟升高等一系列问题,严重制约了大规模稀疏数据场景下系统的处理性能。
为了解决稀疏数据的存储效率问题,业界目前常用的方案是采用压缩稀疏行(CSR)、压缩稀疏列(CSC)等经典稀疏存储格式,这些格式虽然能够消除零值占用,但是存在访问局部性差、随机访问效率低、不支持动态插入删除等缺陷,难以适配当前以随机访问、增量更新为主要特征的在线业务场景。因此,设计一种能够感知数据稀疏特性,兼顾存储效率与访问性能的新型存储架构,已经成为大规模稀疏数据处理领域亟待解决的核心问题。
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| 稀疏感知的存储架构设计.docx | 25K |
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