CN108459969A - 一种64位多核服务器内数据存储及传输方法 - Google Patents
一种64位多核服务器内数据存储及传输方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种64位多核服务器内数据存储及传输方法，采用新的存储数据地址二元组指针和长度的结构体，使得结构体的大小从现有方法的16Byte压缩至8Byte，占用空间缩小了一半。同样在上述10G NIC网卡的情况下，传输数据所占用的内存大小将由原来的238Mbyte缩小至119Mbyte，极大程度上减少了因为数据传输所导致的高内存消耗，缓解了系统的内存高占用导致的负载压力；实验和理论结果表明，本发明可以极大降低数据传输和存储量，可广泛适用于大数据时代下64bit计算机间的激增的数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种64位多核服务器内数据存储及传输方法，属于服务器间数据传输与存储技术领域。
背景技术
在当今的大数据时代下，数据量迅速膨胀，人们通过互联网传输的数据量激增。因此大数据的数据传输和数据存储将给计算机带来超额的系统压力，而这系统压力的剧增会随之带来一系列不可预知的系统问题。然而，现有数据传输和存储方法在64位计算机中并没有充分使用系统带宽。
具体地，在现有技术中，参考图1所示，为现有传输数据时存储数据指针及长度的结构体框架图。传递和存储数据的通用数据结构包含两个模块，分别为存储数据块头指针pointer的模块101和存储数据块长度length的模块102。同时现有技术中，传递和存储数据的主要方法参考图2所示，具体地，计算机首先将文件FILE（步骤201），计算机会将其拆分成多个数据块，随后按步骤202传递并存储保存头指针101模块，同时按步骤203传递并存储保存数据长度的203模块。最后计算机中CPU可以通过步骤204按指针pointer和长度length的二元组结构体存入内存，同时CPU也通过获取此二元组结构体来访问此数据。
但是现有技术存在以下问题：随着计算机的快速发展，现如今的主流计算设备的机器字长度均为64bit（8字节）。根据AMDx86-64 标准规定：指针的大小将占用8个字节。尽管length通常只占用2个字节，但通用编译器均强制结构体内存对齐，因此，模块101和模块102所构成的二元组结构体的大小为16字节。以10Gbps速率的网卡为例，计算机网络端口的线速包转发率约为14.88Mpps，而每一个数据块将占用16字节的内存大小，即每秒将占用238MByte内存地址。在大数据时代，这极易造成对计算机系统中存储和传输子模块的巨大压力，限制了系统的性能的发挥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种64位多核服务器内数据存储方法，能够缓解传输数据中因占用内存的虚拟地址过大从而引起的系统的压力，提高数据存储效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种64位多核服务器内数据存储方法，用于实现对目标数据的存储，包括如下步骤：
步骤A. 接收目标数据的处理器，针对目标数据进行分块处理，将各个数据块存储于内存中，并分别获得各个数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，以及数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤B；
步骤B. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，然后进入步骤C；
步骤C. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块长度所对应的8字节数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤D；
步骤D. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，与数据块长度所对应的8字节数据，按位进行逻辑或操作，获得该数据块所对应的8字节二元组结构体，其中，高16bit位数据为该数据块长度，低48bit位数据为该数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体，然后进入步骤E；
步骤E. 由接收目标数据的处理器，针对目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体进行存储。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤B中，分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤B1. 将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，转换为预设类型数据，获得数据块内存起始地址所对应的8字节预设类型数据，然后进入步骤B2；
步骤B2. 采用第一预设8字节二进制数据，针对数据块内存起始地址所对应8字节预设类型数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1；
所述步骤C中，分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤C1. 将数据块长度所对应的8字节数据，转换为预设类型数据，获得数据块长度所对应的8字节数据预设类型数据，然后进入步骤C2；其中，预设类型数据与步骤B1中预设类型数据彼此类型相同；
步骤C2. 针对数据块长度所对应的8字节数据预设类型数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述预设类型数据为无符号预设类型数据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述无符号预设类型数据为无符号long类型数据。
与上述设计相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种基于64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，有效适用于需要进行网络数据传输的64位服务器上，能够同时避免了多核服务器CPU调度数据进行操作的额外开销。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，定义存储目标数据各个数据块分别所对应二元组结构体的处理器为源处理器，实现源处理器向目标处理器发送目标数据，包括如下步骤：
步骤F. 源处理器将目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，发送至目标处理器，然后进入步骤G；
步骤G. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，取出二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址，然后进入步骤H；
步骤H. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，抹去二元组结构体中低48bit位数据，然后将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度，即获得目标数据各个数据块的长度，然后进入步骤I；
步骤I. 目标处理器根据目标数据各个数据块的内存起始地址、长度，由内存中获取各个数据块，进而获得目标数据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤G中，目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，采用第一预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，获得二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址；其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤H中，目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，执行如下步骤H1至步骤H2，进而获得目标数据各个数据块的长度；
步骤H1. 采用第二预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，保留其中高16bit位数据，令其中低48bit位为0，即抹去二元组结构体中低48bit位数据，更新二元组结构体数据，然后进入步骤H2；其中，第二预设8字节二进制数据高16bit位均为1，第二预设8字节二进制数据中低48bit位均为0；
步骤H2. 将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度。
本发明所述一种64位多核服务器内数据存储及传输方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的64位多核服务器内数据存储及传输方法，因为采用新的存储数据地址二元组指针和长度的结构体，使得结构体的大小从现有方法的16Byte压缩至8Byte，占用空间缩小了一半。同样在上述10G NIC网卡的情况下，传输数据所占用的内存大小将由原来的238Mbyte缩小至119Mbyte，极大程度上减少了因为数据传输所导致的高内存消耗，缓解了系统的内存高占用导致的负载压力；实验和理论结果表明，本发明可以极大降低数据传输和存储量，可广泛适用于大数据时代下64bit计算机间的激增的数据传输；
（2）本发明设计64位多核服务器内数据存储及传输方法，由于现有技术中存储数据地址的结构体data不仅仅存在高占用的问题，在data的16字节大小的空间里，64位服务器中指针大小为8Byte，但是高16位悬空未用，以及长度length由于字节对齐规则导致的空间大小的悬空，这两部分严重导致data结构体空间大小利用率很低，因此在新方法定义的数据结构体中，其大小为8Byte，其中高16位存放的数据的长度length，低48位存放数据的指针pointer，这样空间利用率得到极大的提高，极大程度上发挥了系统的性能；
（3）本发明设计的64位多核服务器内数据存储及传输方法，由于在多核服务器上，CPU想要访问或者处理所接收到的数据时，同样CPU需要先获取存储数据地址的二元组结构体data，通过pointer确定数据块头地址，通过length确定数据的尾，这样才能从内存中取出数据；因此在这一情况下，本申请所述的压缩地址的传输方法将大大减少CPU访问数据的时间，同时提高了访问效率，极大程度上减少了CPU的访问消耗。
附图说明
图1是现有传输数据时存储数据指针及长度的结构体框架图；
图2是现有服务器间传输文件的方法以及数据存储的流程图；
图3是本发明所设计基于64位多核服务器内数据存储方法的流程图；
图4是本发明所设计64位多核服务器内数据存储的结构体框架图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种64位多核服务器内数据存储方法，用于实现对目标数据的存储，实际应用当中，针对图1所示数据结构体，按图3所示具体执行如下步骤：
步骤A. 接收目标数据的处理器，针对目标数据进行分块处理，将各个数据块存储于内存中，并分别获得各个数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，以及数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤B。
步骤B. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，然后进入步骤C。
上述步骤B具体包括分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤B1. 将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，转换为无符号long类型数据，获得数据块内存起始地址所对应的8字节无符号long类型数据，然后进入步骤B2。
步骤B2. 采用第一预设8字节二进制数据，针对数据块内存起始地址所对应8字节预设类型数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1。
步骤C. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块长度所对应的8字节数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤D。
上述步骤C具体包括分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤C1. 将数据块长度所对应的8字节数据，转换为无符号long类型数据，获得数据块长度所对应的8字节数据无符号long类型数据，然后进入步骤C2。
步骤C2. 针对数据块长度所对应的8字节无符号long类型数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据。
步骤D. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，与数据块长度所对应的8字节数据，按位进行逻辑或操作，获得该数据块所对应的8字节二元组结构体，其中，高16bit位数据为该数据块长度，低48bit位数据为该数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体，然后进入步骤E。
步骤E. 由接收目标数据的处理器，针对目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体进行存储，如图4所示。
与上述设计相对应，本发明还设计了一种基于64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，定义存储目标数据各个数据块分别所对应二元组结构体的处理器为源处理器，实现源处理器向目标处理器发送目标数据，实际应用中，具体包括如下步骤：
步骤F. 源处理器将目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，发送至目标处理器，然后进入步骤G。
步骤G. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，取出二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址，然后进入步骤H。
上述步骤G中具体操作为：目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，采用第一预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，获得二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址；其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1。
步骤H. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，抹去二元组结构体中低48bit位数据，然后将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度，即获得目标数据各个数据块的长度，然后进入步骤I。
上述步骤H具体为：目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，执行如下步骤H1至步骤H2，进而获得目标数据各个数据块的长度。
步骤H1. 采用第二预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，保留其中高16bit位数据，令其中低48bit位为0，即抹去二元组结构体中低48bit位数据，更新二元组结构体数据，然后进入步骤H2；其中，第二预设8字节二进制数据高16bit位均为1，第二预设8字节二进制数据中低48bit位均为0。
步骤H2. 将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度。
步骤I. 目标处理器根据目标数据各个数据块的内存起始地址、长度，由内存中获取各个数据块，进而获得目标数据。
上述技术方案所设计64位多核服务器内数据存储及传输方法，因为采用新的存储数据地址二元组指针和长度的结构体，使得结构体的大小从现有方法的16Byte压缩至8Byte，占用空间缩小了一半。同样在上述10G NIC网卡的情况下，传输数据所占用的内存大小将由原来的238Mbyte缩小至119Mbyte，极大程度上减少了因为数据传输所导致的高内存消耗，缓解了系统的内存高占用导致的负载压力；实验和理论结果表明，本发明可以极大降低数据传输和存储量，可广泛适用于大数据时代下64bit计算机间的激增的数据传输；由于现有技术中存储数据地址的结构体data不仅仅存在高占用的问题，在data的16字节大小的空间里，64位服务器中指针大小为8Byte，但是高16位悬空未用，以及长度length由于字节对齐规则导致的空间大小的悬空，这两部分严重导致data结构体空间大小利用率很低，因此在新方法定义的数据结构体中，其大小为8Byte，其中高16位存放的数据的长度length，低48位存放数据的指针pointer，这样空间利用率得到极大的提高，极大程度上发挥了系统的性能；由于在多核服务器上，CPU想要访问或者处理所接收到的数据时，同样CPU需要先获取存储数据地址的二元组结构体data，通过pointer确定数据块头地址，通过length确定数据的尾，这样才能从内存中取出数据；因此在这一情况下，本申请所述的压缩地址的传输方法将大大减少CPU访问数据的时间，同时提高了访问效率，极大程度上减少了CPU的访问消耗。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种64位多核服务器内数据存储方法，用于实现对目标数据的存储，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A. 接收目标数据的处理器，针对目标数据进行分块处理，将各个数据块存储于内存中，并分别获得各个数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，以及数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤B；
步骤B. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，然后进入步骤C；
步骤C. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，针对数据块长度所对应的8字节数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据，然后进入步骤D；
步骤D. 分别针对目标数据所对应的各个数据块，将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，与数据块长度所对应的8字节数据，按位进行逻辑或操作，获得该数据块所对应的8字节二元组结构体，其中，高16bit位数据为该数据块长度，低48bit位数据为该数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体，然后进入步骤E；
步骤E. 由接收目标数据的处理器，针对目标数据各个数据块分别对应的二元组结构体进行存储。
2.根据权利要求1所述一种64位多核服务器内数据存储方法，其特征在于：所述步骤B中，分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤B1. 将数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，转换为预设类型数据，获得数据块内存起始地址所对应的8字节预设类型数据，然后进入步骤B2；
步骤B2. 采用第一预设8字节二进制数据，针对数据块内存起始地址所对应8字节预设类型数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，更新数据块内存起始地址所对应的8字节指针地址，其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1；
所述步骤C中，分别针对目标数据所对应的各个数据块，基于64位处理器架构，执行如下步骤：
步骤C1. 将数据块长度所对应的8字节数据，转换为预设类型数据，获得数据块长度所对应的8字节数据预设类型数据，然后进入步骤C2；其中，预设类型数据与步骤B1中预设类型数据彼此类型相同；
步骤C2. 针对数据块长度所对应的8字节数据预设类型数据，先将低16bit位数据左移48bit位，然后令低48bit位置为0,更新数据块长度所对应的8字节数据。
3.根据权利要求2所述一种64位多核服务器内数据存储方法，其特征在于：所述预设类型数据为无符号预设类型数据。
4.根据权利要求3所述一种64位多核服务器内数据存储方法，其特征在于：所述无符号预设类型数据为无符号long类型数据。
5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述一种64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，其特征在于，定义存储目标数据各个数据块分别所对应二元组结构体的处理器为源处理器，实现源处理器向目标处理器发送目标数据，包括如下步骤：
步骤F. 源处理器将目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，发送至目标处理器，然后进入步骤G；
步骤G. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，取出二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址，然后进入步骤H；
步骤H. 目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，抹去二元组结构体中低48bit位数据，然后将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度，即获得目标数据各个数据块的长度，然后进入步骤I；
步骤I. 目标处理器根据目标数据各个数据块的内存起始地址、长度，由内存中获取各个数据块，进而获得目标数据。
6.根据权利要求5所述一种基于64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，其特征在于：所述步骤G中，目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，采用第一预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，令其中高16bit位为0，并保留其中低48bit位数据，获得二元组结构体中低48bit位数据，即数据块内存起始地址，即获得目标数据各个数据块的内存起始地址；其中，第一预设8字节二进制数据中高16bit位均为0，第一预设8字节二进制数据中低48bit位均为1。
7.根据权利要求5所述一种基于64位多核服务器内数据存储的数据传输方法，其特征在于：所述步骤H中，目标处理器分别针对目标数据各个数据块分别所对应的二元组结构体，执行如下步骤H1至步骤H2，进而获得目标数据各个数据块的长度；
步骤H1. 采用第二预设8字节二进制数据，针对二元组结构体数据，按位进行逻辑与操作，保留其中高16bit位数据，令其中低48bit位为0，即抹去二元组结构体中低48bit位数据，更新二元组结构体数据，然后进入步骤H2；其中，第二预设8字节二进制数据高16bit位均为1，第二预设8字节二进制数据中低48bit位均为0；
步骤H2. 将二元组结构体中高16bit位数据右移48bit位，并取出移位后二元组结构体中低16bit位数据，即数据块的长度。
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