一种基于自更新的简单高效cache一致性协议

摘要

随着片上多处理器系统核数的增加,当前一致性协议上存在的许多问题使共享存储系统复杂而低效.目前一些一致性协议极其复杂(如MESI协议),存在众多的中间状态和竞争.并且这些协议还会导致额外失效通信,以及大量记录共享信息的目录存储开销(目录协议)或广播消息的网络开销(监听协议).本文对数据无竞争的程序实现了一种简单高效一致性协议VISU,这种协议基于自更新操作(Self-Updating)、只包含两个稳定状态(Valid/Invalid).所设计的两状态VISU协议消除了目录和间接事务.首先基于并行编程的数据无竞争(DRF)模型,采用在同步点进行自更新共享数据来保证正确性.其次利用动态识别私有和共享数据的技术,提出了对私有数据进行写回,对共享数据进行写直达的方案.对于私有数据,简单的写回策略能够简化不必要的片上通信.在L1cache中,对于共享数据的写直达方式能确保LLC中数据最新从而消除了几乎所有的一致性状态.实现的VISU协议开销低、不需要目录、没有间接传输和众多的一致性状态,且更加容易验证,同时获得了与MESI目录协议几乎相当甚至更优的性能.