[發(fā)明專利]一種緩存一致性管理方法及節(jié)點(diǎn)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610256865.3
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN107315694B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;程永波;賀成洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/0817
• 分類號(hào): G06F12/0817;G06F12/0842
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 王仲凱

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種緩存一致性管理方法及節(jié)點(diǎn)控制器，該方法應(yīng)用于多處理器系統(tǒng)，該多處理器系統(tǒng)包含第一表單、第二表單和至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中包含至少一個(gè)處理器，該方法包括：根據(jù)數(shù)據(jù)的地址信息，在第一表單中確定與地址信息對(duì)應(yīng)的第一表項(xiàng)，第一表項(xiàng)包含第一字段和第二字段，第一字段用于記錄數(shù)據(jù)的占用狀態(tài)，若第一字段為獨(dú)占狀態(tài)，則第二字段用于指示獨(dú)占數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)；若第一字段為共享狀態(tài)，則根據(jù)數(shù)據(jù)的地址信息和第二字段，在第二表單中確定第二表項(xiàng)，第二表項(xiàng)中包含第三字段，第三字段用于指示共享數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例在不影響目錄查詢精度的情況下，對(duì)目錄的容量進(jìn)行壓縮，從而減少查詢時(shí)間，提高查詢效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多處理器系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緩存一致性管理方法及節(jié)點(diǎn)控制器。

背景技術(shù)

多處理器系統(tǒng)是指包含兩臺(tái)或多臺(tái)功能相近的處理器，處理器之間彼此可以交換數(shù)據(jù)，所有處理器共享內(nèi)存，I/O設(shè)備，控制器，以及外部設(shè)備，整個(gè)硬件系統(tǒng)由統(tǒng)一的操作系統(tǒng)控制，在處理器和程序之間實(shí)現(xiàn)作業(yè)、任務(wù)、程序、數(shù)組極其元素各級(jí)的全面并行。

大多數(shù)商用高速緩存一致性非均勻存儲(chǔ)訪問(Cache-Coherent Non-UniformMemory Access，CC-NUMA)多處理機(jī)系統(tǒng)使用基于目錄的高速緩存一致性協(xié)議，CC-NUMA多處理機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器在物理上是分布的，所有的局部存儲(chǔ)器構(gòu)成了共享的全局地址空間。CC-NUMA多處理機(jī)系統(tǒng)最顯著的優(yōu)點(diǎn)是程序員無需明確地在節(jié)點(diǎn)上分配數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的硬件和軟件會(huì)自動(dòng)在各節(jié)點(diǎn)上分配數(shù)據(jù)。在程序運(yùn)行過程中，高速緩存一致性硬件會(huì)自動(dòng)地將數(shù)據(jù)移至需要它的地方。

請(qǐng)參閱1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中CC-NUMA多處理器系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)(如：Node0、Node1、Node2…NodeN)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均包括：節(jié)點(diǎn)控制器(如：Node0中的NC0和Node2中的NC2)和至少一個(gè)處理器(如：CPU0…CPUn)，每個(gè)處理器均包括：內(nèi)存(Dual-Inline-Memory-Modules，DIMM)和三級(jí)緩存L3。

在CC-NUMA多處理器系統(tǒng)中，各節(jié)點(diǎn)中的L3總?cè)萘吭趲装費(fèi)B左右，而內(nèi)存總?cè)萘客ǔＴ趲资甌B左右。通常地，處理器緩存的數(shù)據(jù)絕大部分是位于內(nèi)存中的，只有少數(shù)的數(shù)據(jù)是位于L3中，而數(shù)據(jù)緩存在跨節(jié)點(diǎn)的L3中則更少。為了記錄跨節(jié)點(diǎn)緩存的數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)控制器上會(huì)設(shè)置目錄(Directory，DIR)，用于存儲(chǔ)本節(jié)點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)被其他節(jié)點(diǎn)處理器緩存的情況。如：Node2中的數(shù)據(jù)被Node0中的CPU0的L3緩存，則NC2對(duì)應(yīng)的目錄上會(huì)記錄此數(shù)據(jù)被Node0緩存，并記錄其緩存狀態(tài)為獨(dú)占或共享。

請(qǐng)參閱圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中CC-NUMA多處理器系統(tǒng)中的目錄的結(jié)構(gòu)示意圖，該目錄采用緩存cache結(jié)構(gòu)，其包括：由j組group(如：group0、group1、group2、group3…groupj-2和groupj-1)m路wag(如：wag0、wag1…wagm-2和wagm-1)標(biāo)簽項(xiàng)tag entry組成的標(biāo)簽矩陣tag array和由j組(如：group0、group1、group2、group3…groupj-2和groupj-1)m路(如：wag0、wag1…wagm-2和wagm-1)向量項(xiàng)vector entry組成的向量矩陣vector array。其中，m、j均為自然數(shù)，tag entry與vector entry是一一對(duì)應(yīng)的，每個(gè)tag entry均包括：標(biāo)簽tag字段和占用狀態(tài)state字段，tag字段為系統(tǒng)所要訪問的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址的高位地址，state字段包括獨(dú)占狀態(tài)和共享狀態(tài)，每個(gè)vector entry均包括：有效位V字段和共享向量share vector字段，該sharevector字段用于指示獨(dú)占或共享數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)。