基于SCI通信的共享虚拟存储系统

摘要

该文简单而系统的介绍了共享虚拟存储系统(又称软件分布式共享存储系统,简称软件DSM),对其通信行为进行了较深入的分析.在可扩展一致性接口SCI(Scalable coherent Interface)网络上上重新设计实现了共享虚拟存储系统JIAJIA,并进一步进行了性能分析,得到了一些有益的结论.SCI标准描述了一个物理互连协议以及应用这个互连协议的通讯媒体,它将通常的主板总线扩展成为全双工、点到点互连结构,提供低延时、高带宽的通信和分布共享存储映像.大部分共享虚拟存储系统的通信模块都是用建立在以太网上的Socket通信库,底层采用UDP/IP网络协议,软硬件开销都很大,显然,减少共享虚拟存储系统底层通信开销需要新的更高性能的通信库支持.基于此,我们把SCI提供的高性能通信引入到共享虚拟存储系统JIAJIA中,利用SCI的编程接口SISCI重新设计和实现了JIAJIA的通信模块;并对实现的系统进行了性能测试和分析,结果显示,在SCI网络上JIAJIA得到了很好的性能.在对系统性能的测试分析上,该文提出了网络通信对系统性能影响的评价指标网络加速比.结合Amdahl定律,以网络加速比为衡量指标,该文通过统计应用程序的通信量及消息规模的分布状况,进一步分析程序的行为特征,深入的分析网络性能对应用程序性能的影响.相对于网络通信时间,共享虚拟存储系统在小消息上引入的软件开销比大消息大得多.相对于百兆位以太网,在SCI网络中,大消息的性能提高也明显大于小消息,可以断言,随着网络性能的改善,在JIAJIA现有的底层通信模式下,小消息的开销将成为JIAJIA性能提高的主要制约因素.

目录

文摘

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声明和关于论文使用授权的说明

第一章 引言

1.1共享虚拟存储系统的发展

1.2基于更高性能通信库的共享虚拟存储系统

1.3本文的贡献与组织

1.3.1本文的贡献

1.3.2论文的组织

第二章共享虚拟存储系统及其通信特点

2.1共享虚拟存储系统

2.1.1共享虚拟存储系统中的数据一致性

2.1.2共享虚拟存储系统的实现方式

2.1.3共享虚拟存储系统的编程接口

2.2共享虚拟存储系统的通信特点

第三章SCI（Scalable Coherent Interface)标准简介

3.1 SCI标准的提出

3.2 SCI系统拓扑结构

3.3 SCI协议

3.3.1物理层

3.3.2数据包传输层

3.3.3 Cache一致性协议层

第四章SCI上共享虚拟存储系统JIAJIA的实现

4.1 JIAJIA系统简介

4.1.1存储器组织

4.1.2基于锁的cache一致性协议

4.1.3编程界面

4.2设计目标与方案选择

4.2.1系统设计目标

4.2.2系统设计方案选择

4.3系统实现

4.3.1关键问题

4.3.2系统实现

第五章SCI上JIAJIA系统性能分析

5.1测试目标与性能评价方法

5.1.1测试目标

5.1.2 性能评价方法

5.2测试程序

5.3测试结果与分析

5.3.1测试环境

5.3.2基础性能测试分析

5.3.3 JIAJIA上的应用程序测试结果分析

第六章结论与进一步的工作

6.1结论

6.2进一步的工作

参考文献

致谢

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