[发明专利]分布式共享内存系统

说明书

发明领域

本发明涉及电子信息领域，尤其涉及一种分布式共享内存系统。

发明背景

由操作系统和机器的体系结构中处理的数据的连续块。一个页面构成的页面存储器，这不是强制性的，因此通过非限制性示例中构成，例如一个文件的一部分。虚拟页面的虚拟内存页面。

在DSM是一个软件层，它提供共享内存在一个分布式环境中的主机（计算机，机械，电脑，工作站等）的错觉，这个概念进一步说明如下。一个应用程序的程序，这是使用的DSM。数据项是由应用程序使用的是一个基本的存储元件。典型的，但不是排他性的数据项的例子是由应用程序被声明的变量，一组变量（例如，在结构内部的结构或几个字段）等的术语的数据项包括任何类型的数据和任何由一个应用程序可以使用的给定大小。

一个内存对象是一个连续的数据块能够被映射到虚拟内存。连续的内存的典型的但不是排他性的实施例的一个或多个页面的存储器，或一个或多个文件页面（后者是文件的部分在一个或多个页面的大小）。内存对象的大小通常等于k次（k为整数）的页面大小。直到内存对象被映射到虚拟内存，它是不可访问的应用程序，即，数据不能被读出或写入到存储器对象。

内存对象映射到虚拟内存之后，数据可以被读出或写入到存储器对象访问虚拟存储器，当然有足够的访问权限。

虚拟内存的概念和虚拟地址映射到内存中的对象有如下的描述。

传统的虚拟内存的概念，允许在主机操作系统（重新）地图虚拟页面的物理页面。在这种方式中，存储器可容纳更大的虚拟存储器（地址空间）的部分，而这些部分根据程序的需要动态地改变，使用底层硬件和操作系统服务。的基本机制，确保不同的虚拟地址空间中的地址，被映射到不同的物理地址。

许多主机和互连网络组成的分布式环境。可能驻留在多个在分布式环境中，主机由多个进程共享的分布式共享内存（DSM）系统提供了一个单一的地址空间。任何进程都可以直接访问任何内存位置的地址空间中。帝斯曼实现每个本地内存和共享虚拟内存地址空间之间的映射。

一个共享的虚拟内存地址空间被划分为页。根据一列的许多可能的预定义的存储器行为，网页上有专用的副本，或对多个主机的本地存储器中的副本驻留在同一时间。这些副本都标有访问权限，通常包括只读，读写，或NOACCESS。

内存引用（访问）会导致访问异常，也被称为一个页面故障，当页面包含引用的内存地址标记为不可用（通过NOACCESS），或当它不具有足够的权限访问请求的类型或访问禁止（例如：当尝试写一个网页，其中有只读权限）。当异常被捕获时，它调用由操作系统的DSM系统的一部分被实现为一个异常处理程序。当驻留在远程主机上的内存位置，处理程序检索的页面，其中包含这个位置（或复印件）从远程主机。帝斯曼（通过处理器）与远程主机进行通信，页面时，终于到达时，它被复制到内存页面发生异常。访问权限，然后改变，可以恢复执行。

通过以上机制，访问异常页面没有本地副本，通常会导致整个页面在主机之间移动。即使页面包含多个数据项，其中只有一个被实际引用，整个页面将被带进来。这样做的原因是，操作系统和相关的计算机体系结构提供了保护（访问权限）的页面的粒度，这意味着，如果页面的一部分有一定的访问权限，剩余部分必须是开放的（或阻塞）访问完全相同的权限（限制）。

与DSM的工作的完整页面的粒度，如上所述，有两个主要的问题。首先，网络流量比实际需要高出很多由于内存冗余传输（增加邮件的大小）。其次，当一个内存页面切换位置时，它的动作是不相关的服务的访问异常的数据项，但可能需要在最初发现的页面所在的主机。这就减少了在系统中的并行性，并降低性能。该页面被说成是虚假，由两个主机共享：他们每个人都使用它的不同部分，但他们使用专门的页面（例如，当其中一人有页面访问某个数据项，其他不能访问的页面，并等待，虽然只需要访问一个不同的数据项）。

已知的解决方案中使用的编译器降低粒度的DSM，从而使他们能与较小的页面。编译器基本上将每个内存参考代码中的附加说明，检查在本地机器上访问的数据的可用性，从而避免了使用基于页面的保护机制。然而，执行这些附加说明通常会导致很高的开销。

现代操作系统都提供了约束力的虚拟地址空间的内存对象的机制。有如下一项不具约束力的示范代码，完成指定的映射，利用所谓的部分原始对象。