[发明专利]用于提供事务处理存储器的高速缓冲存储器系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供事务处理存储器的高速缓冲存储器系统和提供事务处理存储器方法。

背景技术

很久以来，在一个计算机系统内使用多个并行执行操作的处理器已经被认为是增加系统的计算性能和吞吐量的方法。然而，为了在这种系统中生成正确和可重复的结果，在不同的处理器之间的通信必须以可控制的方式出现。为了方便这种通信，所述处理器经常访问位于一个共享存储空间的相同的数据存储器以便在它们之间转移消息或其它数据，以及访问和可能修改在处理器之间被共享的其它数据。在一个例子中，所述处理器中的每一个可以要求“原子的”读-修改-写访问这些存储器位置中的一个或多个以避免破坏或损害在这些位置内的数据。换句话说，在不允许通过另一个处理器访问这些相同的位置的情况下，所述处理器中的每一个可能必须在特殊的数据上执行多个操作。

在一些计算机系统中，诸如二进制信号灯、计算锁和旋转锁的被称为“锁”的硬件密集的构造已经被用于提供对于处理器之间共享的数据的可控的访问。通常，成功访问一个锁或类似的构造的处理器已经可以不间断访问被所述锁保护的一个或多个存储器位置直到所述处理器决定解除该锁。尽管锁有效控制了访问处理器之间共享的数据，但是锁主要实现一种阻塞方案，意味着要求访问相同数据的其它处理器被临时停止，同时另一个处理器占用该锁，因此，负面地影响系统性能。阻塞数量还受被一个或多个锁保护的被共享数据的间隔尺寸程度的影响。例如，在高间隔尺寸中，其中每个锁保护相对小量的数据，与锁有关的开销数量被增加，但是任何单一的锁争用的数量被减少。相反，低间隔尺寸，其中每个锁保护更多数据，导致较少的锁被实现，但是还导致每个锁更多的争用。如果具有锁的处理器失效，则这种阻塞或争用被加剧。诸如死锁、活锁、和优先反转的与锁有关的其它众所周知的弊病也是有问题的。而且，锁的使用经常明显增加不必要的开销，这是因为在任一时间两个或多个处理器访问相同的被共享的存储器位置的几率在大多数计算机系统中相对是低的。

为解决这些问题，事务处理存储器的概念被发展。替代使用硬件阻塞方案，事务处理存储器利用一种更有利的、面向软件的方法。通常，一个处理器在一个或多个存储器位置上不考虑其它处理器的行动试验性地执行一系列操作，被称为“事务处理”，这样，在该点没有阻塞出现。同时，所述处理器在系统日志中记录所述操作。在所述必要的操作之后，所述处理器随后“确认”，或验证其它处理器未访问所述相同的被共享的数据。如果不是这样，则“提交”对所述数据进行的全部改变，或者使其成为永久的。否则，一种冲突可能已经出现，因此，要求所述处理器反转全部有关的存储器改变并且异常终止所述事务处理。在这种情况中，所述处理器通常能够立即自由地再尝试所述事务处理。

尽管基于软件的事务处理存储器被相信是对于现在的基于硬件的阻塞方案的积极和有效的替代，但是，通常招致大量的软件开销，因此，降低了事务处理存储器提供的一些好处。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于提供事务处理存储器的方法，包括：在一个包括第一高速缓冲存储器线的高速缓冲存储器上实施一种高速缓冲存储器相干性协议，其中，每个第一高速缓冲存储器线在修改的状态、自身拥有状态、专用状态、共享状态、和无效状态之一中；访问所述第一高速缓冲存储器线中的至少一个的第一事务处理一启动，就确保每个第一高速缓冲存储器线处于共享状态和无效状态之一中；在所述第一事务处理期间，响应于对于在修改的状态、自身拥有状态、和专用状态中的任一第一高速缓冲存储器线的第一外部请求：在没有将所述第一高速缓冲存储器线写入主存储器的情况下，使在修改的状态或自身拥有状态中的每个第一高速缓冲存储器线无效；将在专用状态中的每个第一高速缓冲存储器线降级到共享状态和无效状态之一中；以及异常终止所述第一事务处理。