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《国防科学技术大学》 2004年
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Kylin存储管理系统的NUMA支持和优化技术研究与实现

杨梦梦  
【摘要】:NUMA(非一致存储访问)体系结构既保持了SMP(对称多处理器)的对称性、高速缓存一致性、单一地址空间和单一系统映像等优点,又克服了SMP扩展困难的问题,实现了大量处理器间接共享内存,在科学计算和商业服务等领域有着良好的发展前景,是今后几年大型服务器发展的重要方向。 存储系统是计算机系统中最重要的资源,而NUMA系统中物理内存全局统一编址,但分布于整个系统,本地存储访问远快于远程存储访问。因此,提高访存的局部性就成为NUMA系统中提高全系统性能的关键。同时,NUMA系统中存在大量不连续物理内存段,加大了存储管理的难度。本文在Kylin操作系统基础上研究和实现其存储管理子系统对NUMA的支持和优化技术。 本文首先在系统底层研究了系统拓扑结构的发现和内部表示问题,完善了Kylin操作系统对ACPI的支持,并构建相应内部表示机制和接口,支持存储管理子系统针对系统拓扑信息有目的性的进行资源分配。 其次,鉴于Kylin存储管理子系统平面式的内存管理方式无法满足NUMA系统对存储管理的要求,我们拓展了Kylin现有的存储管理机制,形成存储结点(node)、页区(zone)和页面(page)的层次化管理框架,从而构造了完整的存储管理体系。支持不连续内存管理,对系统拓扑信息进行灵活的映射。 然后,NUMA系统中的访存不一致问题严重影响了系统性能,为了提高数据访问的局部性,我们提出并实现了具有结点亲和能力的优化内存分配算法,尽量平衡远程和本地访问延迟的不一致,最大程度地发挥系统潜能。模拟测试结果证明了该算法的有效性。 最后,本文在Kylin操作系统中实现了内核及用户级数据复制优化技术,减少了远程存储访问的几率,显著提高了系统整体性能。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP315

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