[發明專利]一種計算機事務存儲方法

有效

• 申請號: 200910235722.4
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN101699412A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 汪東升;郭三川;王海霞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種計算機事務存儲(transactional?memory)方法，屬于計算機系統結構技術領域。?

背景技術

根據摩爾定律，計算機處理器的性能每18至24個月增加一倍，然而，內存的訪問速度僅以每年7％-10％的速度增長，遠遠落后于處理器的增長速度。相對于處理器來說，內存訪問延遲以每十年5倍的速度增長，處理器與存儲器的差距不斷增加，造成了系統結構的失衡，形成了阻礙性能提升的“存儲墻”，從而使得內存訪問成為整個計算機系統的性能瓶頸。?

為了緩解“存儲墻”對計算機系統性能的影響，需要對內存訪問進行優化。降低內存的訪問次數是訪存優化的一種方法。Lepak等人通過研究，觀察到由于許多寫指令寫入內存的值都與內存中原有的值相同，因此這些寫指令都沒有產生實際效果?；谶@一觀察，Lepak等人提出了沉默存儲(silent?store)結構。在這種結構中，一個寫操作被轉換為三個操作，即讀操作、比較操作和實際的寫操作(如果這個寫操作不是沉默的)，這樣系統就可能減少內存的寫操作，但是這種結構同時可能會增加讀操作的次數。?

事務存儲編程模型由布朗大學的Herlihy教授于1993年提出，它的提出受到了數據庫系統中事務處理的影響，使用事務的概念代替原來的臨界區。事務是只能被一個線程執行的一段內存讀寫指令序列，這個序列中的讀寫操作只有兩種結果：全部生效或者不起作用。事務存儲就是支持多個事務并行執行的一種編程模型。事務存儲具有容易編程、安全性好、可擴展性好及高性能的優點，從而得到了廣泛的關注。在最近十幾年里，許多大學和科研單位參加到事務存儲的研究之中，同時微軟、英特爾等一批公司也在積極地進行相關研究。?

實現事務存儲中的版本管理(version?management)是指系統必須同時提供空間用于存放數據的新值(當提交事務時會使用這些新值)和舊值(當放棄事務時會使用這些舊值)。威斯康星大學麥迪遜分校的Moore等人提出的基于日志的事務存儲(log-based?transactionalmemory，簡稱LogTM)采用積極的版本管理方式，將數據的新值直接存放在目標位置，而將數據的舊值存放于可緩存的日志中，在事務放棄時用來對數據進行恢復。當事務提交或放棄后，事務的日志都被丟棄，但實際上被丟棄的日志還存在于緩存中而且在緩存中的狀態為“被修改過”，在日志所在緩存行被其它行替換時，就可能造成不必要的寫回，從而增加了內存寫操作的次數，造成了性能的下降。?

發明內容

本發明的目的是提出一種計算機事務存儲方法，以克服已有的事務存儲實現方法中對日志進行無意義的內存寫操作的缺點。本發明提出的事務存儲方法減少了對日志的寫內存操作的次數，緩解了處理器和內存之間的速度差距，提高了事務存儲系統的性能。?

本發明提出的計算機數據的事務存儲方法，包括以下步驟：?

(1-1)定義：從對計算機內存地址的寫操作至對該內存地址的下一次寫操作之前的對該地址的最后一次讀指令為數據存活區間，從對計算機內存地址的最后一次讀操作到對該內存地址的下一次寫操作為數據消亡區間；?

(1-2)計算機的一個緩存行中的數據被修改過，若在該緩存行被替換時，修改的數據所在的內存地址處于上述數據存活區間中，則將修改的數據寫回內存中，若在緩存行被替換時，修改的數據所在的內存地址處于上述數據消亡區間中，則修改的數據保持在緩存中；?

(1-3)在數據存活區間結束和數據消亡區間開始的位置，插入一條最后一次讀操作指令M，在數據消亡區間中讀操作指令已經進行后插入一條該數據的存活區間結束消亡區間從此開始的標識指令N；?

(1-4)當處理器執行讀指令M或標識指令N時，對計算機緩存行的狀態進行修改；?

(1-5)處理器在進行事務的提交操作時，丟棄內存中該事務所有的日志，對日志所在的所有內存地址，執行數據的存活區間結束消亡區間從此開始的標識指令N；?

(1-6)處理器在進行事務的放棄操作時，通過讀取該事務的日志，恢復內存中被該事務修改過的所有數據的原值，對日志所在的所有內存地址，執行數據的存活區間結束消亡區間從此開始的標識指令N。?