[发明专利]一种扩展内存的方法、内存节点、主节点及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机硬件领域，尤其涉及到一种扩展内存的方法、内存节点、主节点及系统。

背景技术

在计算机系统中，存储器可谓是决定整机性能的关键因素之一。随着微电子技术的飞速发展，处理器的性能成倍提高，工作主频和总线带宽都很高，这需要存储器提供高的数据传输率来配合。特别是对多路服务器来说，对存储器容量是极其渴求的，传统的存储访问技术已经无法满足需求。而且随着处理器的速度提升，需要存储器提供更多的数据来满足处理器的要求，但是目前存储器的速度提升已经相当困难，这样就导致了存储器成为计算机系统速度提高的最大瓶颈。

Intel多核处理器共享内存时，使用快速通道互联（Quick Path Interconnect，QPI）协议来保证内存的一致性。从逻辑上，QPI_v1.1协议代理可分为缓冲代理（Caching Agent，CA)和内存管理代理（Home Agent，HA)。CA和HA通过一个通信网络上的包交换，CA发起访问内存的请求，HA管理内存数据，解决多个CA请求之间的冲突，共同实现了数据一致性和前向处理。每一个Cache line地址都有一个HA，当CA没有备份这个地址上的数据时，HA这个内存空间就会存储这个地址所对应的数据。当两个或多个CA差不多同时向HA的同一Cache line地址发起请求时，就会出现冲突。Intel QPI 1.1协议故意将CA的设计尽可能的简单，把解决冲突的大部分工作都放在HA中去做。HA必须产生所需要的监听消息。

IBM的eX5(FireHawk)芯片可以看做是一个QPI与内存控制器的桥接芯片。它提供4路QPI接口与服务器连接，8个可升级内存接口（Scalable Memory Interface，SMI），经过可升级内存缓冲器（Scalable Memory Buffer，SMB）连接双列直插式存储模块（Dual In-line Memory Module,DIMM）条，另外它还提供3个扩展口，用作FireHawk芯片之间的连接。SMI接口属于Intel定义的接口，只支持较低的两种DIMM速率。本方案中，一款芯片能够扩展8个SMI接口，最大能外挂32个DIMM。

Cisco刀片服务器内提供了内存扩展技术（Extended Memory Technology），通过这种技术，能够将基于Xeon5500的刀片服务器的内存容量从144G增加到384G，从而能装载更多的虚拟机。在内存架构方面，Xeon5500内置一个内存控制器。这个内存控制器能管理三个内存通道Channel，而且每个内存通道能接三个DIMM，也就是一个Xeon5500CPU最多能接九个DIMM，在双路的情况下，因为有两个内存控制器，所以能接十八个DIMM。虽然Xeon5500芯片每个内存通道都支持三个DIMM，但内存控制器的驱动能力是有限的，单通道驱动多个DIMM时性能会下降，因此使用三个DIMM的后果是内存只能运行在800Mhz，所以思科通过一块称为Catalina的专用集成电路将前两个DIMM都进行扩展，每个DIMM扩展成四个子DIMM，使得每个内存通道都能支持八个DIMM，并且都运行在1066Mhz下。Xeon5500芯片和Intel的CPU的SMI接口耦合，扩展灵活性很差，且6款芯片最大能外挂56个DIMM。

在实际的应用中，实现TB级的内存扩展是非常有意义的，针对主流的16GB的DIMM，1TB对应着64个DIMM。目前主流内存为DDR3的带寄存器的双列直插式存储模块（Register Dual In-line Meomory Module，RDIMM），由于芯片管脚的驱动负载能力，每个控制器IO只能驱动两个RDIMM的模组，RDIMM的主流容量分为4GB/8GB/16GB。RDIMM的传输带宽为64Gbps，而一个QPI的传输带宽为128Gbps。可以看出，对内存扩展板来说，由于存在多个控制器通道，而QPI的带宽是个瓶颈。本发明基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）实现，针对大容量内存扩展和优化内存扩展板的性能提出一种思路。

发明内容

本发明实施例提供了一种扩展内存的方法，旨在解决如何简单可靠的实现内存的扩展。

第一方面，一种扩展内存的方法，所述方法包括：

接收同一个Grid中其他内存节点和主节点的读写请求命令；

根据所述读写请求命令中的地址判断所述其他内存节点和主节点是否同时访问同一个内存通道；