حافظه مشترک توزیع شده

در علوم کامپیوتر، حافظهٔ مشترک توزیع شده (DSM) یک شکل از معماری حافظه است که در آن حافظه‌هایی که به صورت فیزیکی از یکدیگر جدا هستند، این قابلیت را دارند که به عنوان یک فضای آدرس که از نظر منطقی مشترک است، بیان شوند. اینجا، عبارت «مشترک» بدان معنی نیست که یک حافظهٔ متمرکز تنها وجود دارد بلکه یعنی فضای آدرس «مشترک» است (آدرس فیزیکی یکسان روی دو پردازنده به یک مکان در حافظه اشاره دارد). فضای آدرس کلی توزیع شده (DGAS) یک عبارت مشابه برای دست‌های گسترده از پیاده‌سازیهای نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است که در آنها هر گره از دسته علاوه بر حافظهٔ اختصاصی هر گره غیرمشترک، به حافظهٔ مشترک نیز دسترسی دارد.
یک سیستم حافظهٔ توزیع شده که اغلب یک مالتی کامپیوتر نامیده می‌شود، متشکل از چندین گره پردازندهٔ مستقل با ماژول‌های محلی حافظه است که توسط یک شبکهٔ کلی با اتصال درونی، ارتباط یافته‌اند. سیستم‌های نرم‌افزاری DSM در یک سیستم عامل یا به عنوان یک کتابخانهٔ برنامه‌نویسی قابل پیاده‌سازی هستند و به عنوان تعمیم‌های معماری حافظهٔ مجازی اساسی قابل تصور هستند. هنگامی که در سیستم عامل پیاده‌سازی شوند، چنین سیستمهایی برای توسعه دهنده شفاف هستند؛ که بدان معنی است که حافظهٔ توزیع شدهٔ اساسی کاملاً از کاربران مخفی است. در مقابل، سیستمهای نرمافزاری DSM پیاده‌سازی شده در سطح کتابخانه یا زبان برنامه‌نویسی شفاف نیستند و توسعه دهندگان معمولاً مجبور هستند تا آنها را به طور مختلف برنامه‌نویسی کنند. با این حال، این سیستمها یک روش قابل حمل تر برای پیاده‌سازی‌های سیستم DSM پیشنهاد می‌کنند. یک سیستم حافظهٔ مشترک توزیع شده، مدل حافظهٔ مشترک را روی یک سیستم حافظهٔ مشترک توزیع شدهی فیزیکی پیاده‌سازی می‌کند.

همبستگی حافظهٔ دایرکتوری

همبستگی حافظه ضروری است به نحوی که سیستمی که DSM را سازماندهی می‌کند، قادر است وضعیت بلوک‌های داده در گره‌های میان حافظه‌های تشکیل دهندهٔ سیستم را حفظ و ردیابی کند.

وضعیت‌ها

یک DSM پایه‌ای، حداقل سه وضعیت در بین گره‌ها را برای هر بلوک داده شده در دایرکتوری ردیابی خواهد کرد. برخی وضعیت‌ها که بلوک را مجبور به عنوان نهان نشده (U) می‌کنند، یک وضعیت یک بلوک را مجبور به عنوان متعلق انحصاری یا متعلق اصلاح شده (EM) می‌کند و یک وضعیت، یک بلوک را مجبور به عنوان به اشتراک گذاشته شده (S) می‌کند وجود خواهند داشت.
وقتی بلوک‌ها وارد سازماندهی دایرکتوری می‌شوند، آنها در گره اولیه از U به EM (وضعیت تعلق) منتقل می‌شوند، سپس هنگامی که سایر گره‌ها بلوک را خواندند وضعیت می‌تواند به S انتقال یابد.
دو روش اصلی برای اجازه به سیستم برای ردیابی اینکه بلوک‌ها کجا و در چه شرایطی در هر گره نهان می‌شوند وجود دارد. درخواست-پاسخ خانه محور از خانه استفاده می‌کند تا به درخواست‌ها سرویس دهد و وضعیت‌ها را کنترل کند، درحالی که درخواست کننده محور به هر گره این امکان را می‌دهد تا درخواست‌های خود را از طریق خانه کنترل و مدیریت کند.

درخواست و پاسخ خانه محور

در یک سیستم خانه محور، DSM با دادن اجازهٔ رخدادن تنها یک تراکنش در یک زمان از مجبوربودن به کنترل رقابت‌های درخواست و پاسخ بین گره‌ها جلوگیری خواهد کرد، تا زمانی که گره خانه تصمیم بگیرد که تراکنش پایان یافته است که معمولاً زمانی است که خانه تمام پاسخ‌های پردازنده‌های پاسخ به درخواست را دریافت کرده باشد. یک مثال از این، حالت خانه-منبع QPI اینتل است.

درخواست و پاسخ درخواست کننده محور

در یک سیستم درخواست کننده محور، DSM به گره‌ها این امکان را می‌دهد تا از طریق خانه با یکدیگر صحبت کنند. این بدان معنی است که چندین گره می‌توانند شروع به تراکنش کنند ولی این نیازمند ملاحظات اضافی است تا همبستگی تضمین شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک گره در حال پردازش یک بلوک است، اگر یک درخواست برای آن بلوک از گرهی دیگر دریافت کند، یک NAck (تأیید منفی) ارسال خواهد کرد تا به ارسال کننده بگوید که گره پردازنده نمی‌تواند آن درخواست را در آن لحظه انجام دهد. یک مثال از این، حالت جستجوگر-منبع QPI اینتل است.

مدل‌های ثبات

DSM باید از قوانین خاصی تبعیت کند تا ثبات را پیرامون اینکه چگونه ترتیب اینکه گره‌ها خوانده و نوشته شوند را حفظ کند که مدل ثبات سیستم نامیده می‌شود.
فرض کنید n فرایند و M_i عملیات حافظه برای هر پردازش i داریم و فرض کنید تمام عملیات‌ها به ترتیب انجام می‌شوند. می‌توانیم نتیجه بگیریم که (M_1+M_2+⋯+M_n)!/((M_1 !M_2 !…M_n !)) عملیات بین عملیات‌ها ممکن است. این مسئله با این نتیجه‌گیری درستی این عملیات‌های بینابینی را تعیین می‌کند. همبستگی حافظه برای DSM تعیین می‌کند که کدام عملیات‌های بینابینی مجاز هستند.