Implementace B-stromů na GPU

Abstract

B-Tree je datová struktura, která provádí vkládání, mazání a vyhledávání klíčů a hodnot se složitostí O(log n). Tato práce se zabývá jejich studiem a implementací na kartách GPU. Byly naimplementovány dvě varianty B-Tree: B+Tree a B-Link-Tree, obě patřičně upravené pro paralelní zpracování. Tyto varianty jsou popsané a implementované pro grafické karty NVIDIA v jazyce C++ s pomocí CUDA API a TNL knihovny. V práci je uvedena analýza existujících GPU i CPU řešení a jednotlivé úpravy a optimalizace provedené na výsledných strukturách. Všechny implementace jsou řádně otestované, změřené a porovnané s vybranými implementacemi dostupnými pro GPU a CPU.

B-Tree is a data structure that performs inserting, deleting, and searching of key-value pairs in O(log n) time. This thesis is about the implementation of a B-Tree capable of execution on GPU cards. Two variants of B-Tree are implemented: B+Tree and B-Link-Tree, both modified to make use of the parallel processing power. These variants are studied and implemented for NVIDIA GPUs using the C++ programming language and CUDA API with the help of the TNL library. This thesis contains an analysis of existing GPU and CPU solutions and explains the changes and optimizations made to the presented solution. All variants are thoroughly tested, measured, and compared against chosen GPU and CPU implementations.