CN102239478A - 数据访问处理方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种数据访问处理方法和设备，方法包括：在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表；根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址；将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。设备包括复制模块、修改模块和记录模块。本实施例避免了进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高了系统的性能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种数据访问处理方法和设备。
背景技术
非一致存储访问架构(Non Uniform Memory Access Achitecture；以下简称：NUMA)基于其扩展性优势，可以满足人们对高性能计算的要求，其在中高端服务器上的应用越来越广泛。但NUMA远端访问延迟是系统性能提高的一个瓶颈，尤其在多核、重核情况下，节点的数目众多，远端访问的延迟随着节点数目的增大而增大。对于系统频繁访问的数据，如内核代码、内核只读数据等，通常在一个系统中只存储一份数据，当运行在远端的进程需要切换到内核时，远端访问延迟将成为影响性能的一个关键因素。
为了解决上述远端访问延迟的问题，现有技术在每个节点上均存放一份内核代码，使得内核代码的访问变成本地内存的访问，其采用分页技术的实现机制，将同一个线性地址映射为不同的物理地址，并将各节点上的映射关系分别记录在各自的内核页表中。一旦有进程运行在此节点上，则将此节点上的内核页表部分同步到该进程的页表，从而实现该进程访问本地的内核代码和只读数据。
然而，发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下缺陷：由于进程需要和各节点上的内核页表同步，当进程发生节点间迁移时，需要频繁修改其页表的内容，从而影响系统的性能。
发明内容
本发明实施例在于提供一种数据访问处理方法和设备，利用分段技术实现内核多副本，避免进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高系统的性能。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种数据访问处理方法，包括：
在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表；
根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。
本发明实施例提供了一种数据访问处理设备，包括：
复制模块，用于在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表；
修改模块，用于根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
记录模块，用于将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。
本发明实施例提供的一种数据访问处理方法和设备，通过在每个节点上复制内核代码和GDT表，并将GDT表中各节点上的内核代码段的基地址修改为不同的线性地址，并将线性地址与节点的物理地址之间的映射关系写入内核页表中，使得进程能够在各节点本地访问内核代码；本实施例利用分段技术实现了内核多副本，且当进程访问内核代码时，本实施例可以直接根据节点上的GDT表的内容获取到不同的线性地址，进而根据分页机制映射到不同的物理地址，而无需同步节点上的内核页表和进程的页表，避免了进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高了系统的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明数据访问处理方法实施例一的流程图；
图2为本发明数据访问处理方法实施例二的流程图；
图3为本发明数据访问处理方法实施例二中利用分段技术实现内核代码多副本的示意图；
图4为本发明数据访问处理设备实施例一的结构图；
图5为本发明数据访问处理设备实施例二的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明数据访问处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供了一种数据访问处理方法，可以具体包括如下步骤：
步骤101，在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表。
对于系统频繁访问的内核代码，为了实现运行在远端的进程对内核代码的访问，消除远端访问的延迟，先在每个节点上申请内存，在每个节点的内存上均复制一份内核代码，使得每个节点上均保存一份内核代码。另外，本实施例还在每个节点上分别复制一个全局描述符表(Global DescriptorTable；以下简称：GDT)，该GDT表中记录有各节点上的内核代码段的基地址，此处的内核代码段的基地址用于表示各节点上的内核代码在GDT表中所处位置的相对偏移量，即保存有内核代码在所有节点上的相关地址信息。
步骤102，根据内核代码的虚拟地址分别将全局描述符表中各节点上的内核代码段的基地址指向各节点对应的内核代码的线性地址。
在各节点上完成内核代码和GDT表的复制之后，分别修改各自节点的GDT表中内核代码段的基地址，具体根据内核代码的虚拟地址分别将全局描述符表中各节点上的内核代码段的基地址指向各节点对应的内核代码的线性地址。其中，各节点对应的内核代码的线性地址可以根据内核代码的虚拟地址和各节点上的内核代码的基地址来生成，由于各节点上的内核代码的基地址各不相同，则生成不同的线性地址。本步骤为将内核代码的虚拟地址映射为不同的线性地址，并将GDT表中各节点上的内核代码段的基地址修改为该线性地址，则GDT表中记录有各节点所对应的不同的线性地址，即将各节点上的内核代码的地址信息以分段的形式显示在GDT表中，而非现有技术中的同一个线性地址。
步骤103，将各节点对应的内核代码的线性地址与各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在各节点本地访问内核代码。
在获取到不同节点对应的不同线性地址后，再将各节点对应的内核代码的线性地址分别与各节点的物理地址进行映射处理，将线性地址与物理地址之间的映射关系记录在内核页表中，以实现内核多副本，使得进程能够在各节点本地访问内核代码。
进一步地，本实施例提供的数据访问处理方法还包括：将所述各节点上的全局描述符表的基地址分别填充到所述各节点的全局描述符表寄存器(Global Descriptor Table Register；以下简称：GDTR)中。在各节点的内存上复制GDT表，并将GDT表中代码段的基地址分别映射为不同的线性地址后，将各节点的GDT表的基地址写入到各节点的GDTR中，以备后续数据访问时获取使用。
本实施例提供了一种数据访问处理方法，通过在每个节点上复制内核代码和GDT表，并将GDT表中各节点上的内核代码段的基地址修改为不同的线性地址，并将线性地址与节点的物理地址之间的映射关系写入内核页表中，使得进程能够在各节点本地访问内核代码；本实施例利用分段技术实现了内核多副本，且当进程访问内核代码时，本实施例可以直接根据节点上的GDT表的内容获取到不同的线性地址，进而根据分页机制映射到不同的物理地址，而无需同步节点上的内核页表和进程的页表，避免了进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高了系统的性能。
图2为本发明数据访问处理方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例提供了一种数据访问处理方法，可以具体包括如下步骤：
步骤201，启动中央处理器(Centre Processing Unit；以下简称：CPU)完成整个系统的初始化。
步骤202，判断当前节点是否已经实现内核多副本，如果是，则执行步骤206，否则执行步骤203。
本实施例在实现内核多副本时，依次对各节点进行内核多副本的初始化。本步骤为判断当前节点是否已实现内核多副本，如果是，则执行步骤206，进入下一个节点的内核多副本的初始化，否则执行步骤203，在当前节点上进行内核多副本的初始化。
步骤203，在当前节点的内存中复制内核代码和GDT表。
在当前节点上申请适当内存，将内核代码和GDT表均复制一份在当前节点上的新申请的内存中，并将GDT表的基地址填充到当前节点的GDTR中。
步骤204，将当前节点的GDT表中的内核代码段的基地址修改为当前节点对应的内核代码的线性地址。
在当前节点上完成内核代码和GDT表的复制之后，修改当前节点的GDT表中内核代码段的基地址，具体根据内核代码的虚拟地址将GDT表中当前节点上的内核代码段的基地址指向当前节点对应的内核代码的线性地址。本步骤为将内核代码的虚拟地址映射为当前节点对应的线性地址，并将GDT表中当前节点上的内核代码段的基地址修改为该线性地址。
步骤205，将当前节点对应的内核代码的线性地址与当前节点的物理地址之间的映射关系更新到内核页表中。
在获取到当前节点对应的线性地址后，再将当前节点对应的内核代码的线性地址与当前节点的物理地址进行映射处理，将线性地址与物理地址之间的映射关系记录在内核页表中，以完成当前节点的内核多副本的初始化。
步骤206，判断下一个节点是否为空，如果是，则结束本流程，否则将下一个节点作为当前节点，并返回执行步骤202。
在完成一个节点的内核多副本的初始化后，判断该节点的下一个节点是否为空，如果下一个节点为空，则表明该系统的内核多副本的初始化已经完成，结束本流程。如果下一个节点不为空，当前还存下其他未完成内核多副本初始化的节点，将该下一个节点作为当前节点，并返回步骤202，重复执行步骤202-206，直到将系统中所有节点均实现内核多副本的初始化为止。
本实施例在完成上述系统中各节点的内核多副本的初始化过程后，便可以实现进程在节点本地访问内核代码。具体地，当进程访问节点上的内核代码时，本实施例还可以包括如下步骤：首先，根据节点上的全局描述符表的内容将所述内核代码的虚拟地址映射为所述节点对应的所述内核代码的线性地址。由于在进程切换时，硬件自动将进程所访问的内核代码在节点上的内核代码段的段描述符从GDT表中取出，并装入代码段寄存器中，则当进程访问节点上的代码时，根据节点上的GDT表的内容可以直接将内核代码的虚拟地址映射为该节点对应的线性地址。其次，在获取到该节点对应的内核代码的线性地址后，再从内核页表中查找线性地址与物理地址之间的映射关系，获取到该线性地址对应的物理地址。再次，根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。在获取到内核代码在节点本地的物理地址后，进程可以根据该物理地址直接访问该节点上的内核代码。
图3为本发明数据访问处理方法实施例二中利用分段技术实现内核代码多副本的示意图，如图3所示，假设系统中包括节点0、节点1、...、节点n共n+1个节点。本实施例在上述n+1个节点的内存上分别复制内核代码和GDT表，并将GDT表的基地址记录在各节点上的GDTR中，修改各GDT表中内核代码段的基地址，图3中可以看出分别将其指向了不同的线性地址，实现了线性地址的分段。后续根据代码的虚拟地址和GDT表便可以获取到在某节点上的内核代码的线性地址。再将各节点对应的线性地址与节点的物理地址之间的映射关系写入内核页表中，后续通过查找该映射关系，便可以获取到线性地址对应的物理地址，根据该物理地址便可以访问到在该节点的内存上保存的内核代码。
进一步地，当中断应用访问节点上的内核代码时，本实施例还可以包括如下步骤：首先，从中断向量表中查找所中断应用对应的中断向量，所述中断向量中携带所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符。当终端应用访问某节点上的内核代码时，系统先从中断向量表中查找该中断应用对应的中断向量，该中断向量包含了内核代码段在GDT表中的段描述符，即该中断向量自动指向了本地节点的内核代码段的段描述符。其次，根据所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符获取所述节点对应的所述内核代码的线性地址。再次，在获取到该节点对应的内核代码的线性地址后，再从内核页表中查找线性地址与物理地址之间的映射关系，获取到该线性地址对应的物理地址。最后，根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。在获取到内核代码在节点本地的物理地址后，便可以使得中断应用根据该物理地址直接访问该节点上的内核代码。
本实施例提供了一种数据访问处理方法，通过在每个节点上复制内核代码和GDT表，并将GDT表中各节点上的内核代码段的基地址修改为不同的线性地址，并将线性地址与节点的物理地址之间的映射关系写入内核页表中，使得进程能够在各节点本地访问内核代码；本实施例利用分段技术实现了内核多副本，且当进程访问内核代码时，本实施例可以直接根据节点上的GDT表的内容获取到不同的线性地址，进而根据分页机制映射到不同的物理地址，而无需同步节点上的内核页表和进程的页表，避免了进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高了系统的性能。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图4为本发明数据访问处理设备实施例一的结构图，如图4所示，本实施例提供了一种数据访问处理设备，可以具体执行上述方法实施例一中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的数据访问处理设备可以具体包括复制模块401、修改模块402和记录模块403。其中，复制模块401用于在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表。修改模块402用于根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址。记录模块403用于将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。
图5为本发明数据访问处理设备实施例二的结构图，如图5所示，本实施例提供了一种数据访问处理设备，可以具体执行上述方法实施例二中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的数据访问处理设备在上述图4所示的基础之上，还可以包括填充模块501，填充模块501用于将所述各节点上的全局描述符表的基地址分别填充到所述各节点的全局描述符表寄存器中。
进一步地，本实施例提供的数据访问处理设备还可以包括映射模块502、第一获取模块503和第一访问模块504。映射模块502用于当进程访问节点上的内核代码时，根据所述节点上的全局描述符表的内容将所述内核代码的虚拟地址映射为所述节点对应的所述内核代码的线性地址。第一获取模块503用于根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址。第一访问模块504用于根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
进一步地，本实施例提供的数据访问处理设备还可以包括查找模块505、第二获取模块506、第三获取模块507和第二访问模块508。其中，查找模块505用于当中断应用访问节点上的内核代码时，从中断向量表中查找所述中断应用对应的中断向量，所述中断向量中携带所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符。第二获取模块506用于根据所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符获取所述节点对应的所述内核代码的线性地址。第三获取模块507用于根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址。第二访问模块508用于根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
本实施例提供了一种数据访问处理设备，通过在每个节点上复制内核代码和GDT表，并将GDT表中各节点上的内核代码段的基地址修改为不同的线性地址，并将线性地址与节点的物理地址之间的映射关系写入内核页表中，使得进程能够在各节点本地访问内核代码；本实施例利用分段技术实现了内核多副本，且当进程访问内核代码时，本实施例可以直接根据节点上的GDT表的内容获取到不同的线性地址，进而根据分页机制映射到不同的物理地址，而无需同步节点上的内核页表和进程的页表，避免了进程发生节点间迁移时对页表内容的频繁修改，从而提高了系统的性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种数据访问处理方法，其特征在于，包括：
在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表；
根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述各节点上的全局描述符表的基地址分别填充到所述各节点的全局描述符表寄存器中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当进程访问节点上的内核代码时，还包括：
根据所述节点上的全局描述符表的内容将所述内核代码的虚拟地址映射为所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址；
根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当中断应用访问节点上的内核代码时，还包括：
从中断向量表中查找所述中断应用对应的中断向量，所述中断向量中携带所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符；
根据所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符获取所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址；
根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
5.一种数据访问处理设备，其特征在于，包括：
复制模块，用于在每个节点的内存上分别复制内核代码和全局描述符表；
修改模块，用于根据所述内核代码的虚拟地址分别将所述全局描述符表中各所述节点上的内核代码段的基地址指向各所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
记录模块，用于将所述各节点对应的内核代码的线性地址与所述各节点的物理地址之间的映射关系分别记录在内核页表中，以使进程能够在所述各节点本地访问所述内核代码。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括：
填充模块，用于将所述各节点上的全局描述符表的基地址分别填充到所述各节点的全局描述符表寄存器中。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，还包括：
映射模块，用于当进程访问节点上的内核代码时，根据所述节点上的全局描述符表的内容将所述内核代码的虚拟地址映射为所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
第一获取模块，用于根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址；
第一访问模块，用于根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
8.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，还包括：
查找模块，用于当中断应用访问节点上的内核代码时，从中断向量表中查找所述中断应用对应的中断向量，所述中断向量中携带所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符；
第二获取模块，用于根据所述内核代码在所述节点上的全局描述符表中的段描述符获取所述节点对应的所述内核代码的线性地址；
第三获取模块，用于根据所述内核页表中记录的节点对应的内核代码的线性地址与所述节点的物理地址之间的映射关系，获取所述内核代码的线性地址对应的物理地址；
第二访问模块，用于根据所述物理地址访问所述节点上的内核代码。
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