[发明专利]多核系统中数据访问者目录的访问方法及设备

说明书

本发明公开了一种多核系统中数据访问者目录的访问方法、目录缓存设备、多核系统和目录存储单元。该方法包括：接收第一处理器核发送的第一访问请求，该第一访问请求用于访问目录中和第一数据块对应的表项；根据该第一访问请求，确定单指针表项阵列中存在该第一数据块对应的第一单指针表项；根据该第一单指针表项，确定在该共享表项阵列中存在与该第一单指针表项关联的第一共享表项时，根据该第一共享表项确定该第一数据块的多个访问者。本发明实施例能够节省目录所占用的存储资源。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及多核系统中数据访问者目录的访问方法、目录缓存设备、多核系统和目录存储单元。

背景技术

在多核(Multi-Core)处理器或众核(Many Core)处理器的应用中，存在一些数据块被该处理器中的一个或者多个处理器核访问的场景。针对该场景，通常会将该数据块存储在共享存储空间中，以便一个或多个处理器核能够访问。为了加速数据块的访问，在访问过该数据块的一个或多个处理器核的私有缓存中创建该数据块的拷贝(即将该数据块在处理器核的私有缓存Cache中存储起来)，这样当访问过该数据块的某一核需要访问该数据块时，只需要到该核的私有缓存中进行该数据块的读取。因为在被访问的一个或者多个处理器核的私有缓存中存有该数据块的拷贝，就需要维护该数据块在多个核的私有缓存中的拷贝之间一致性，解决拷贝之间一致性问题被称为缓存一致性(Cache Coherence)问题。解决该缓存一致性问题的基本原理是当某一个核中该数据块的拷贝被修改时，必须更新其他核中该数据块的拷贝或无效化该数据块(即删除该数据块)，这就需要确定该数据块在多核处理器中的哪些核存在拷贝(即确定该数据块的访问者)。

常用的缓存一致性解决方式包含有基于侦听的一致性解决方案和基于目录的一致性解决方案。对于前者，在发生某一个核中数据块的拷贝被修改时，需要向存储该数据块拷贝的其他核发送该数据块被修改的广播消息，以便通知这些核更新该数据块的拷贝或者无效化该数据块；对于后者，利用数据块的访问目录记录数据块的访问者(即多核处理器中存储该数据块的核)列表，在发生某一个核中数据块的拷贝被修改时，只向其他的访问者发送该数据块被修改的通知消息。处理器核数的持续增长使得基于侦听的一致性解决方案面临性能和带宽的瓶颈(广播消息需要占用大量处理资源以及带宽)，而基于目录的一致性协议凭借较好的可扩展性被广泛采用。

传统的基于目录的一致性解决方案中，目录采用向量的形式来记录数据块的访问者列表。对于包含有N核的多核处理器系统，该目录中每个目录表项中包含了一个N位的向量，该向量中每一比特是否为1表示这N个核中是否拥有某一数据块的拷贝。这种机制下目录表项的个数会随着核数的增多成线性增长，而用来存储数据块拷贝的缓存的大小并不会随着核数的增多而变大，导致目录所占比特数和数据块所占比特数的比值随着核数的增多而变大，这样用来存储目录的存储空间会越来越大，对片上多核处理器的缓存的空间带来了挑战。

发明内容

本发明实施例提供了一种多核系统中数据访问者目录的访问方法、目录缓存设备、多核系统和目录存储单元，能够节省数据访问者目录所占用的存储资源。

第一方面，提供了一种多核系统中数据访问者目录的访问方法，应用于多核系统，该多核系统包括共享数据缓存和多个处理器核，该共享数据缓存中的数据块被复制到该多个处理器核中的一个或者至少两个处理器核，该多核系统还包括数据访问者目录，该数据访问者目录用于记录该共享数据缓存中的数据块的访问者信息，该数据块的访问者为保存有该数据块的拷贝的处理器核；

该目录包括单指针表项阵列和共享表项阵列，其中，该单指针表项阵列中的每个单指针表项用于记录该数据块的唯一访问者的信息，或者记录该单指针表项和该共享表项阵列中的共享表项的关联信息，该共享表项阵列中的每个共享表项用于记录该数据块的多个访问者的信息；

该方法包括：

接收第一处理器核发送的第一访问请求，该第一访问请求用于访问该目录中和第一数据块对应的表项；