[发明专利]低延迟的基于RDMA的分布式存储装置

说明书

“分布式存储控制器”应用基于RDMA的存储器分配器，以在跨多个联网计算机分布的共享存储器中实现分布式线程安全且无锁的存储系统。分布式存储控制器使得在任意数目的联网计算机上的任意数目的客户端应用、进程、子例程等能够经由单向RDMA消息序列(例如，RDMA读、RDMA写和RDMA原子比较和交换(CAS)操作)在共享存储器上并发执行自我指向的无锁分配、解分配、读、写等，而不需要CPU锁定。因此，托管共享存储器的计算设备的CPU不需要被通知在该共享存储器上的基于RDMA的读、写或CAS操作。因此，托管共享存储器的任意部分的计算设备的CPU利用率是最小的，由此使分布式存储控制器能够通过非常大量的联网计算设备来缩放到非常大量的并发访问。

背景技术

通常，直接存储器存取(DMA)提供各种技术，其使得本地主机计算设备的设备或过程能够在不中断主机的CPU的情况下直接读和写该主机设备的本地存储器。相反，越来越多地部署在数据中心中的远程直接存储器访问(RDMA)扩展了传统的基于DMA的技术，以使远程设备或过程能够在不中断远程计算设备的CPU的情况下直接读和写远程计算设备的存储器。现有的基于RDMA的技术，诸如例如InfiniBand、iWARP、融合以太网(RoCE)上的RDMA等等，都使用支持RDMA的网络接口控制器(NIC)。

发明内容

提供以下发明内容以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。此外，虽然本文可能讨论其他技术的某些缺点，但所要求保护的主题不旨在限于可解决或解这些其他技术的任意或全部缺点的实现。本发明内容的唯一目的是以简化的形式呈现所要求保护的主题的一些概念，作为以下呈现的更详细描述的序言。

如本文所述的“分布式存储控制器”在跨多个联网计算机分布的共享存储器中提供分布式线程安全且无锁的基于RDMA的存储系统。分布式存储控制器能够实现在任意数目的联网计算机上执行的任意数目的客户端应用、进程、子例程等，以经由各种单向RDMA消息序列(例如，RDMA读、RDMA写和RDMA原子比较和交换(CAS) 操作)在共享存储器的部分上并发执行自我指向的分配、解分配、读、写等操作，而不需要CPU锁定。因此，托管分布式存储控制器的共享存储器的计算设备的CPU不需要被通知在该共享存储器上的基于 RDMA的读、写或CAS操作。因此，与托管共享存储器的任意部分的任意计算设备的存储器访问相关的CPU利用率是最小的，从而使分布式存储控制器能够通过非常大量的联网计算设备缩放到非常大量的并发访问。

在各种实现中，分布式存储控制器经由在大量联网的计算设备上并发运行的各种独立库(例如，可经由API访问的DLL、可执行代码、库等)的自我指向实例来实现。出于讨论的目的，取决于通过那些联网的计算设备在任意特定的时间执行的特定功能，用于实现分布式存储控制器的联网计算设备在本文中被称为控制器节点、存储节点(也称为主机)和客户端节点(也称为客户端)。此外，联网计算设备中的任意一个可以并发用作不同节点中的任意一个或全部，从而简化了分布式存储控制器的配置。

通常，控制器节点提供各种技术用于初始化分布式存储控制器、注册网络内的任意节点用于访问由分布式存储控制器提供的分布式存储装置的共享存储器、用作用于共享和分发信息的中央存储库，该中央存储库包括但不限于放置库(例如到共享存储器结构的节点友好名称、引用或地址等)、分布表、各种元数据元素等。通常，存储节点托管由分布式存储控制器的基于RDMA的存储器分配器组件的实例分配的共享存储器的部分。然后，客户端节点或任意其他节点可以应用可以从任意节点(例如，控制器节点、存储节点、客户端节点等) 执行的基于RDMA的消息传送模块的实例，以与托管共享存储器的任意部分的任意存储节点进行通信来执行对分布式存储控制器的共享存储器的无锁读和写。