Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.495

Распределенная общая память

Один из классов систем с общей памятью на прикладном уровне — это системы со страничной организацией памяти. Этот класс систем известен под аббревиатурой DSM (Distributed Shared Memory — распределенная общая память). Идея проста: ряд процессоров в мультикомпьютере совместно используют общее виртуальное адресное пространство со страничной организацией. Самый простой вариант — каждая страница хранится в ОЗУ только одного процессора. На рис. 8.39, а мы видим общее виртуальное адресное пространство, которое состоит из 16 страниц, распределенных между четырьмя процессорами.

Когда процессор обращается к странице в своем локальном ОЗУ, чтение и запись происходят без задержки. Если же процессор обращается к странице другого ОЗУ, происходит ошибка отсутствия страницы. Однако вместо того чтобы искать отсутствующую страницу на диске, операционная система посылает сообщение в узел, в котором находится данная страница, чтобы извлечь ее из локального адресного пространства и отправить по назначению. После получения страницы она снова отображается на память, а приостановленная команда выполняется заново, как и при обычной ошибке отсутствия страницы. На рисунке 8.39, б мы видим ситуацию после того, как процессор 0 получил ошибку отсутствия страницы 10, после чего та была передана из процессора 1 в процессор 0.

Впервые идея была реализована в машине IVY [127]. В ней мультикомпью-тер обладает полнофункциональной секвенциально состоятельной общей памятью. В целях повышения производительности возможны разнообразные варианты оптимизации. Первая оптимизация в IVY — страницы, предназначенные только для чтения, могли присутствовать одновременно в нескольких узлах. В случае ошибки отсутствия страницы в запрашивающую машину посылается копия этой страницы, но оригинал остается на месте, поскольку нет никакой опасности конфликтов. На рис. 8.39, в показана ситуация, когда два процессора совместно используют общую страницу 10, предназначенную только для чтения.

Но даже при такой оптимизации трудно достичь высокой производительности, особенно когда один процесс записывает несколько слов в верхней части какой-либо страницы, а другой процесс на другом процессоре в это же время запи сывает несколько слов в нижней части той же страницы. Поскольку разрешено существование только одной копии этой страницы, страница постоянно должна передаваться туда и обратно. Подобная ситуация называется мнимым разделением.

Рис. 8.39. Виртуальное адресное пространство из 16 страниц, распределенных между четырьмя узлами мультикомпьютера: исходное состояние (а); состояние после обращения процессора 0 к странице 10 (б); состояние после обращения процессора 1 к странице 10, предназначенной только для чтения (в)

Проблему мнимого разделения можно решать по-разному. Например, можно отказаться от секвенциальной состоятельности в пользу свободной состоятельности [9]. В случае свободной состоятельности страницы, которые потенциально пригодны для записи, могут одновременно присутствовать на нескольких узлах, но перед записью процесс должен совершить операцию асдьп ге, чтобы сообщить