33、SCI-VM：基于集群的共享内存编程技术解析

SCI-VM：基于集群的共享内存编程技术解析

在集群计算领域，实现真正的共享内存编程是提升计算效率和便利性的关键。本文将深入探讨基于 SCI（Scalable Coherent Interface）的集群中共享内存编程的相关技术，包括 SCI-VM（SCI Virtual Memory）的原理、编程模型以及性能评估。

1. SCI-VM面临的挑战与解决方案

在基于 SCI 的集群中实现共享内存编程并非一帆风顺，面临着多个关键问题，下面逐一分析其挑战及相应的解决方案。

1.1 动态分页内存的利用

动态分页内存的利用是实现集群范围虚拟内存扩展的关键。由于 SCI 仅基于每个节点的物理内存提供硬件分布式共享内存（DSM），只有固定到物理页框中的虚拟内存页面才能通过 SCI 安全访问。为了利用可分页内存，需要采用动态锁定方案。

具体操作如下：
- 固定一定数量的页面到物理内存中，只有这些页面允许被其他节点导入。
- 当请求的页面不在锁定页面集合中时，选择一个已锁定的页面进行解锁。
- 通知所有节点该页面已解锁，使该页面可被操作系统换出内存。

这种全局操作虽然成本较高，但性能影响与本地分页到二级存储相当。利用分页内存可以补偿内存使用的瞬时峰值，方便在较小的集群配置上进行程序测试。

1.2 缓存一致性问题

尽管 SCI 标准定义了复杂而高效的缓存一致性协议，但在基于标准 PC 的 SCI 集群中，无法对远程映射内存进行缓存。这是由于基于 PCI 的 SCI 适配器卡无法在系统总线上执行总线监听。为了解决这个问题，需要应用宽松一致性模型，允许在处理可能的缓存