[發(fā)明專利]用于在多處理器環(huán)境中管理對共享資源的存取的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680002365.1
• 申請日: 2006-01-24
• 公開（公告）號: CN101133396A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發(fā)明（設計）人: M·韋爾特;P·貝爾戈
• 申請（專利權）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G06F9/52
• 分類號: G06F9/52
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 朱海波

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于在多處理器或者多計算機環(huán)境內(nèi)，甚至在這些處理器正工作在物理并行狀態(tài)時，管理對共享資源的存取的方法。為了在采用這種并行環(huán)境的多任務應用程序內(nèi)使進程的運行可靠化或者優(yōu)化，這種存取管理對于執(zhí)行對這種資源(例如共享內(nèi)存)的存取控制特別有用。

背景技術

通常，設計和使用并行環(huán)境是為了利用現(xiàn)有的硬件單元獲得更加強大的計算能力。這多半應用于完成主要為此目的所設計的技術或者科學應用中的繁重且復雜的計算。

這種環(huán)境可以通過將多個處理器集成在單個計算機中來產(chǎn)生，該計算機將它所需要的計算工作分配給這些處理器。有時候也將幾個計算機組合在網(wǎng)絡中并且加以管理，以便在它們之間共享一定的工作量，而幾乎沒有或者完全沒有用戶的干預。

當這些不同的具體的單元、處理器或者計算機能夠同時從事隨后將被重新排序的不同任務時，就使用物理并行這一術語，例如，它與通過在幾個虛擬工作區(qū)中共享單個單元的工作時間所模擬的并行是相反的。

包括多處理器或者多個計算機的具備物理并行能力的現(xiàn)有環(huán)境，多半是為了獲得最大的整體計算能力而設計和優(yōu)化的。為此，不同單元盡可能地分離工作，并且它們之間幾乎不存在協(xié)調(diào)。

例如，出于成本或者靈活性的原因，常常要探尋以單獨的或者編組的微型計算機或者工作站來取代大型中央計算機。這種機器存在于為了獲取更大能力而并行工作的微處理器方案中，或者可以為了并行工作在網(wǎng)絡內(nèi)而編組，該網(wǎng)絡自身相對于外部而言構成了單個并行工作環(huán)境，即相對于外部而言相當于單個響應者。

因此，使用這種并行環(huán)境來執(zhí)行不同于完全繁重的計算應用程序或者與之相比更加多樣化的應用程序，特別是在公司管理域內(nèi)或者工作站網(wǎng)絡中亦或在通信網(wǎng)絡中的公共的事務型多任務應用程序，可能會讓人很感興趣。

然而，由于這些操作系統(tǒng)或者這些應用程序都是為了單處理器機器設計的，它們往往并非為了管理實際上同時執(zhí)行的兩個任務之間的接口而設計，對于物理并行而言通常就是這樣。因此，當同時執(zhí)行的幾個任務必須存取單個數(shù)據(jù)時(“競爭狀態(tài)”)，由一個任務所讀取的結果可能會隨著在該次讀取之前或之后是否由另一個任務進行了修改而大不相同。

此外，大部分多任務操作系統(tǒng)都不是為了管理工作在實際并行狀態(tài)的環(huán)境而設計的，更不必說管理直接存取的共享資源了。在共享存取的類型之中，那些通過程序指令尋址的可存取的類型，諸如最初由“映射(map)”類指令定義的共享內(nèi)存區(qū)，可以取得直接存取的資格。

通常，幾個并行任務通過直接存取對這類共享資源的存取一般不大需要或者根本不需要系統(tǒng)軟件來管理，這和需要系統(tǒng)調(diào)用的其他共享資源，諸如利用“打開(open)”、“讀取(read)”或者“寫入(write)”這一類的系統(tǒng)調(diào)用來傳遞“管道(pipe)”或者“套接字(socket)”類消息的資源是相反的。所以，在多數(shù)情況下，管理通過直接存取對共享資源的存取多半甚至幾乎完全是并行環(huán)境中應用程序的任務。

在這類環(huán)境中，現(xiàn)有應用程序的用途并非為此設計，所以為此目的即使只對這些應用程序略做修改或者根本不做修改(“傳統(tǒng)應用程序”)，就常常會造成許多問題。有時候，例如由于在單個應用程序中不同任務之間存在不受管理的接口，執(zhí)行就可能是隨機的乃至是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于允許在并行環(huán)境內(nèi)管理或控制對共享資源的多任務存取，其是更加廣泛、或者更加靈活或者更好執(zhí)行的。

即使應用程序的運行是可能的，其執(zhí)行往往包括可能給實現(xiàn)該應用程序的運行管理造成問題的非確定性方面。可以尋求這樣的運行管理以便能夠在一個或多個計算機內(nèi)可靠化(reliabilize)、跟蹤或者調(diào)試或分配(“負載均衡”)這種應用程序的執(zhí)行，不管這些計算機是孤立的還是以例如“簇(clusters)”的方式組網(wǎng)的。

然而，為了能夠隨后以類似乃至相同的方式對一個或多個任務的運行進行重放，這類運行管理往往包括記錄這些任務的運行。為了執(zhí)行記錄或者重放操作同時限制這樣所帶來的性能損失，有利的是該運行盡可能地包括與被管理的任務或者被管理的應用程序相比具有確定性的操作，特別是在這些操作返回的結果中。

因此，為了使得在包括并行結構的一個或多個硬件環(huán)境中能夠以這種方式管理這種應用程序，能夠獲得在該應用程序中執(zhí)行的盡可能多的操作的確定性的工作狀態(tài)是非常重要的。

本發(fā)明的一個目的還在于獲得并行環(huán)境中存取共享資源的所有操作或某些操作的確定性的工作狀態(tài)。