[发明专利]处理器及其上实现的方法

说明书

实现硬件/软件协同优化以改进NFVS和其他生产者‑消费者工作负载的VM间通信的性能和能量的方法和装置。该装置包括具有多级高速缓存层次结构的多核处理器，该多级高速缓存层次结构包括用于每个核心的L1和L2高速缓存和共享的最后一级高速缓存(LLC)。提供了一个或多个机器级指令，以用于主动地将高速缓存行从较低级别高速缓存级别降级到较高级别高速缓存级别，包括将高速缓存行从L1/L2高速缓存降级到LLC。还提供了用于在多插槽的NUMA架构系统中实现硬件/软件协同优化的技术，其中高速缓存行可以选择性地被降级并且被推送到远程插槽中的LLC。另外，技术被公开以用于在多插槽的系统中实现早期监听，从而在存取远程插槽上的高速缓存行时减少延迟。

背景技术

访问计算机网络已成为当今计算机使用的普遍存在的一部分。无论是访问企业环境中的局域网(LAN)以访问共享的网络资源，或是经由LAN或其他接入点访问因特网，似乎用户总是登录到经由计算机网络访问的至少一个服务。此外，基于云的服务的迅速扩张已经引起计算机网络的更进一步的使用，并且这些服务被预计将变得比以往更加流行。

包括路由器、交换机、网桥、网关和接入点的各种类型的装备是有利于实现网络的。大型网络基础结构典型地包括电信级网络元件的使用，包括由以下公司制作的交换机和路由器：Cisco Systems、Juniper Networks、Alcatel Lucent、IBM和Hewlett-Packard。这样的电信交换机非常复杂，在非常高的带宽下工作并且提供高级的路由功能，以及支持不同的服务质量(QoS)级别。私有网络(例如，局域网(LAN))最普遍地用于商业和家庭用户。许多商业网络采用基于硬件和/或基于软件的防火墙等也是普遍的。

近年来，计算机系统的虚拟化已经在迅速增长，特别是在服务器部署和数据中心方面。在常规方法下，服务器直接在以下物理硬件资源上运行操作系统的单个实例：例如，CPU、RAM、存储设备(例如，硬盘)、网络控制器、I/O端口等。在使用虚拟机(VM)的一个虚拟化方法下，采用物理硬件资源以支持虚拟资源的相对应的实例，从而使得多个VM可以在服务器的物理硬件资源上运行，其中每个虚拟机包括其自身的CPU分配、存储器分配、存储设备、网络控制器、I/O端口等。然后，相同或不同操作系统的多个实例在多个VM上运行。此外，通过虚拟机管理器(VMM)或“虚拟机管理程序(hypervisor)”的使用，在服务器运行时虚拟资源可以被动态地分配，使VM实例能够被添加、关闭、或重用，而不需要将服务器关闭。这向服务器使用提供了更大的灵活性，并且更好地使用了服务器处理资源，特别是针对多核处理器和/或多处理器服务器。

在另一虚拟化方法下，使用了采用虚拟化的“容器”而不使用VMM或虚拟机管理程序的基于容器的OS虚拟化。不是在相应的虚拟机上托管操作系统的独立的实例，基于容器的OS虚拟化横跨多个容器共享单个OS核心，具有用于每个容器的系统和软件库的独立的实例。与VM一样，同样存在被分配到每个容器的虚拟资源。

软件定义的网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的部署也已经在过去几年中迅速增长。在SDN下，针对将流量发送到哪做出决策的系统(控制平面)与将流量转发到选定的目的地的底层系统(数据平面)进行解耦。可以采用SDN概念以有利于实现网络虚拟化，使服务提供方能够经由软件应用和API(应用程序接口)来管理其网络服务的各种方面。在NFV下，通过将网络功能虚拟化为软件应用，网络服务提供方可以获得网络配置中的灵活性，实现显著的益处，包括可用带宽的优化、节省成本、以及加快新服务的上市时间。

当今存在大量的专属网络设备，其使添加和升级越来越困难。这样的网络装置包括：维持订户移动性的实时状态、语音和媒体呼叫、安全性、上下文的内容管理等的路由器，防火墙等。NFV技术将这些网络功能合并到通用X86服务器上，并且可以大大减少配置和更新复杂性。