[发明专利]一种精简目录及利用该精简目录实现Cache一致性监听的方法

说明书

本发明公开了一种精简目录及利用该精简目录实现Cache一致性监听的方法，精简目录包括内存表项和目录表项，所述内存表项的每项表示内存存储块，与目录表项的每项一一对应，所述目录表项的每项仅记录Cache块的状态信息。利用该精简目录进行Cache一致性监听的方法为，内存宿主查询精简目录的Cache状态后，判断需要进行监听广播时，通过监听扇出策略保证有且仅有1笔相关的监听报文在互连网络上传播。与现有技术相比，本发明的精简目录大幅度见笑了目录实现的存储开销，可扩展性良好，利用精简目录进行报文监听时，利用监听扇出原则，减少报文数量，保证互联网络带宽不受影响。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域,具体地说是一种精简目录及利用该精简目录实现Cache一致性监听的方法。

背景技术

随着芯片工艺和制造技术突飞猛进，处理器技术也随之不断发展和进步。几十个处理器计算核心甚至是一个完整的计算机系统都能够被集成在一颗硅片上。共享内存架构得益于其相对集群架构在同等结点规模下更加紧凑，计算性能更高的优势，成为当前科学计算中主流的编程模型。在分布式共享内存多处理器系统中，同一内存单元可能在多个处理器均有Cache(缓存)副本，带来Cache数据一致性问题。多处理器间的Cache一致性维护不仅关系到系统正确性，也影响系统的性能。

Cache一致性协议可采用源监听(Source Snooping)或目录监听(DirectorySnooping)的方式维护多处理器间Cache一致性。相比于源监听，目录监听适用于CA(Caching Agent，缓存代理)数目、规模更大的多处理器系统，由于其以额外的存储器开销为代价，记录簇内各CA的Cache状态，因此避免了监听报文广播和不必要的总线传输协议处理开销，提供了更好的可扩展性。因此基于目录监听的一致性协议成为目前实现共享内存多处理器系统的主流方法，减少Cache一致性目录实现的开销也变得愈发重要。

目录监听利用位向量目录，位向量目录的基本思想是内存中的每个存储器块对应一个目录表项，每个目录表项包含N个指针和状态，N指处理器的个数，这些指针通过位向量标识。位向量的每一位对应于一个处理器，用于指出该处理器中有无该存储器块的拷贝。由于每个内存宿主中都需要有一个占用大量自身存储器空间的完整目录，因此位向量目录主要应用于处理器数较少的系统中。位向量目录的缺点是可扩展性较差。当系统中的处理器个数越多，位向量宽度对应增加，对应的存储开销也就越大。

如图1所示，在常规的位向量目录实现方法中，目录表项和系统的内存存储块为一一对应关系，每一个目录表项中都记录与其对应缓存块的共享状态和共享者列表，其中共享者列表(Presence Bit)的每一位对应于一个处理器。一般地，假设系统中处理器数为N，每个结点的局部存储器中有M个存储块，则目录的存储开销为NxMxN＝MN²，与系统规模的平方成正比。显然，当系统规模较大时，位向量目录的硬件代价将变得无法容忍。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种扩展性良好、存储开销小的精简目录及利用该精简目录实现Cache一致性监听的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精简目录，包括内存表项和目录表项，所述内存表项的每项表示内存存储块，与目录表项的每项一一对应，所述目录表项的每项仅记录与相应内存存储块对应的Cache块的状态信息。

优选地，所述Cache块的状态信息共2位。

优选地，2位状态信息表示为state[1]和state[0]；state[0]用于指示远端处理器的Cache块是否有对应内存存储块的拷贝，state[1]用于指示远端处理器的Cache块的状态是否为独占。