VSR-COMA: Un protocolo de coherencia caché con reemplazo para sistemas multicomputadores con gestión de memoria de tipo COMA

Abstract

La posibilidad de construcción de sistemas multicomputadores débilmente acoplados de memoria compartida distribuida utilizando una red de estaciones de trabajo resulta atractiva por diferentes motivos. En primer lugar, dichos sistemas permiten acelerar la ejecución de aplicaciones paralelas a bajo coste. Otra de sus ventajas es la utilización de un espacio compartido de direcciones entre los diferentes nodos, que posibilita el uso de un paradigma de programación de variables compartidas.

La aplicación a esta clase de sistemas de mecanismos de gestión de memoria de tipo COMA permite mantener la coherencia de los datos presentes en las memorias de cada uno de los nodos, reduciendo el tiempo de acceso a los datos a través de la combinación de mecanismos de replicación y de migración de bloques de datos. La migración automática de bloques, por otra parte, evita el problema de la distribución inicial de los datos entre los diferentes nodos. Uno de los principales problemas que presentan los protocolos de tipo COMA es el llamado gproblema del reemplazo h. Este problema consiste en el desalojo de un bloque de datos presente en un nodo hacia la memoria de otro nodo, con el objeto de generar espacio libre para admitir un nuevo bloque. En el presente trabajo se ha realizado un estudio de los mecanismos de reemplazo existentes en los protocolos COMA y se propone una nueva solución, basada en el mantenimiento local en cada controlador de coherencia de la información de estado de las memorias remotas.

La solución que se propone al problema del reemplazo ha sido utilizada para la construcción de un nuevo protocolo de coherencia cache de tipo COMA para su uso en sistemas multicomputador débilmente acoplados: VSR-COMA. Para estudiar el funcionamiento del protocolo de coherencia se ha desarrollado un simulador que permite estudiar el comportamiento de un sistema VSR-COMA formado por una red de estaciones de trabajo en la ejecución de aplicaciones paralelas. Dicho simulador permite además utilizar diferentes mecanismos de reemplazo, al objeto de comparar su funcionamiento con el del mecanismo propuesto para VSR-COMA. Los resultados de las simulaciones han permitido acelerar la ejecución de aplicaciones paralelas manteniendo un tráco reducido en la red de interconexión. Por otra parte, la utilización del simulador nos ha permitido constatar la mejora en el rendimiento obtenida a través del uso de la estrategia de reemplazo de VSR-COMA frente a otras estrategias propuestas hasta la fecha.