[发明专利]一种基于RDMA的集群系统节点间按需共享内存的方法

权利要求书

1.一种基于RDMA的集群系统节点间按需共享内存的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将基于RDMA的集群系统中的节点分为三种类型：内存供给者、内存请求者和自给自足者；所述内存供给者指处理器利用率高而内存利用率低的节点；所述内存请求者指处理器利用率低而内存利用率高的节点；所述自给自足者指除内存供给者和内存请求者以外的剩余节点；

根据所述集群系统中的节点内处理器和内存资源利用情况找到内存供给者，通过内存划分机制与内存注册机制对内存供给者节点进行初始化；所述初始化是对内存供给者中的空闲内存空间进行划分和注册，将空闲内存分块，以块为单位，在内存请求者需要使用内存时，内存供给者将空闲内存块注册到内存请求者的虚拟内存地址空间，以便内存请求者对空闲内存块进行访问，方便内存请求者以块为单位进行使用，从而构建内存供给者节点的内存池系统；

S2：将所述集群系统中包括内存供给者、内存请求者和自给自足者的所有节点利用高速网络，根据集群地址空间进行互连。通过内存请求者对内存供给者的空闲内存块的访问机制进行内存请求，使得内存请求者通过高速互连网络直接Write/Read远程内存供给者节点的共享内存空间，并将内存供给者节点中的空闲内存连接形成分布式共享内存池；当内存请求者中内存不足时，内存供给者使用对空闲内存块资源的查找与调度功能，通过内存块授权/释放机制为内存请求者分配已授权内存块，其中内存块授权/释放机制为内存请求者对内存供给者的空闲内存块的访问提供基础，实现跨节点访问空闲内存块；

S3：基于操作系统的虚拟内存管理子系统对虚拟地址空间进行管理。虚拟内存管理子系统负责生成虚拟地址空间，用来保存从不同的内存供给者节点请求到的内存块；基于远程内存索引机制统一接管内存请求者对远程内存块的并发多操作请求，要求请求远程内存块的内存请求者节点需要在本地生成一棵B树结构，虚拟内存管理子系统负责对B树进行管理；同时，在内存请求者节点N₀中构建虚拟地址空间，并将内存供给者节点N_t提供的已授权的内存块映射到内存请求者的虚拟地址空间，将该虚拟内存空间定义为扩展内存；然后，内存供给者N_t使用内存块授权/释放机制基于状态信息索引表统一对内存块的一致性信息进行维护；最后，内存请求者触发远程内存索引机制，将内存供给者提供的已授权内存块M₀的信息插入到内存请求者的B树结构；

S4：当内存请求者中的应用程序访问扩展内存时触发缺页中断，由操作系统的虚拟内存管理子系统进行内存页的换入和换出，并通过RDMA作为传输机制支持分布式共享内存系统的数据传输，实现内存请求者应用程序对内存供给者提供的内存块进行透明的内存访问，即集群中的跨节点内存访问；最后，基于内存授权/释放机制，当内存请求者节点的应用程序使用完内存供给者的内存块时，内存请求者需要对内存块进行权限释放与归还的操作。