第二部分端節(jié)點(diǎn)算法學(xué)-預(yù)覽頁
【正文】 舉例： ? 假定進(jìn)程 P1 的虛擬頁 X 映射到物理頁 P，操作系統(tǒng)要復(fù)制 X的內(nèi)容到進(jìn)程 P2 的虛擬頁 Y。 （ X） 頁面重映射的開銷 ? 修改多級(jí)頁表： ? 實(shí)際映射可能要求修改多級(jí)頁表，涉及多次寫。 ? 鎖住物理頁： ? 為防止頁被換出，必須鎖住物理頁。 ? 基本思想：一次映射，重復(fù)使用 實(shí)現(xiàn)原理 ? 為避免內(nèi)核空間和用戶空間之間的拷貝，將一組物理頁 PP …… 、 Pk 同時(shí)映射給內(nèi)核和應(yīng)用。 ? 最后一個(gè)進(jìn)程將用完的緩沖區(qū)交還給第一個(gè)進(jìn)程，緩沖區(qū)重新回到空閑緩沖區(qū)鏈表。 如何添加包頭？ ? 在發(fā)送路徑上，每一個(gè)安全域都要給數(shù)據(jù)包加上一個(gè)包頭。 Fbufs總結(jié) ? Fbufs運(yùn)用 了 虛擬內(nèi)存映射的思想，但通過在大量數(shù)據(jù)包之間 分?jǐn)傢撁嬗成溟_銷而做得更高效 ： ? 包緩沖區(qū)映射一次，重復(fù)使用很多次 ? 消除了一般情形中的頁表更新 ? 有人擴(kuò)展了 Fbufs思想，并實(shí)現(xiàn)在 Sun Solaris操作系統(tǒng)中 ? DPDK也運(yùn)用了“一次映射，重復(fù)使用”的思想 應(yīng)用如何使用 Fbufs？ ? 大量已有的應(yīng)用軟件是 根據(jù) 拷貝語義的 API書寫的 ? 然而采用 fbufs后， 在包緩沖區(qū)被其它進(jìn)程使用完之前，應(yīng)用不允許寫或釋放包緩沖區(qū) 修改應(yīng)用 API ? 大量已有的應(yīng)用軟件是 根據(jù) 拷貝語義的 API書寫的 ? 然而采用 fbufs后， 在包緩沖區(qū)被其它進(jìn)程使用完之前，應(yīng)用不允許寫或釋放包緩沖區(qū) ? 解決方案： API 不再保持拷貝語義， 應(yīng)用在寫緩沖區(qū)之前必須進(jìn)行判斷 ? 安全的實(shí)現(xiàn)方法： ? 當(dāng)一個(gè) fbuf從應(yīng)用傳遞到內(nèi)核后，內(nèi)核翻轉(zhuǎn)寫允許比特，歸還 fbuf時(shí)再重新設(shè)置該位。 使用 RDMA避免拷貝 ? 通過以太網(wǎng)在兩個(gè)工作站之間傳輸 1MB的文件 ： ? 發(fā)送端： CPU將文件劃分 成一系列數(shù)據(jù)塊， 逐層 封裝 后交給網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送 。 ? 兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器協(xié)作 地 從一個(gè)主存讀數(shù)據(jù)，然后寫入另一個(gè)主存。 VAX 的 RDMA 解決方案 ? 接收端 應(yīng)用 鎖住一些物理頁 ， 用作文件傳輸?shù)哪康拇鎯?chǔ)區(qū)域 （但 呈現(xiàn)出來的邏輯視圖是由一些地址連續(xù)的虛擬頁組成的一個(gè)緩沖區(qū) ），然后 將 緩沖區(qū)名字傳送到發(fā)送 端 應(yīng)用 。 如何保證安全？ ? 允許將一個(gè)攜帶緩沖區(qū) ID的網(wǎng)絡(luò)包直接寫入內(nèi)存，是一個(gè)明顯的安全隱患。 當(dāng)然，這個(gè)緩存的文件只是一組映射。 ? 由于同樣的限制， Flash Web服務(wù)器 只是 緩存了一些文件分片 （通常是文件的頭幾個(gè)分片） ，并使用 LRU策略將一段時(shí)間未用的文件 unmap。 可以結(jié)合 fbufs 和 mmap 吒？ ? 在 mmap中， 應(yīng)用 選擇緩沖區(qū)的地址和格式 。 ? 如果應(yīng)用 將文件映射到 其虛擬地址空間的一個(gè)緩沖區(qū)，這個(gè)緩沖區(qū)不能用 fbuf（內(nèi)核地址空間）發(fā)送，必須要有一次物理拷貝 ！ ? 當(dāng)消除 copy 2時(shí)， copy 3不能避免 ！ IOLite ? IOLite推廣 fbufs 至包含文件系統(tǒng)， 從而 不必使用 mmap。 ? 應(yīng)用將常用文件的 HTTP響應(yīng) 頭 維護(hù)在一個(gè)高速緩存中 。 實(shí)現(xiàn) IOLite ? IOLite必須處理復(fù)雜的共享模式 ： ? 應(yīng)用 程序 、 TCP程序 和文件服務(wù)器 等 均可能有指向 IOLite buffer的緩沖區(qū)。 ? 使用 sendfile()傳輸文件到 socket： sendfile (socket, file, len)。 ? 問題三： ? 有些操作可能是相互依賴的。 ? 還有哪些因素會(huì)影響內(nèi)存總線的使用呢？ ? Cache的使用效率 ? DMA或 PIO的選擇 有效使用 Icache ? 處理器包含一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) cache，以及一個(gè)或多個(gè)指令 cache： ? 一般而言， 包數(shù)據(jù)幾乎不能從 dcache 獲得好處 ? 處理數(shù)據(jù)包需要的狀態(tài)可以從 dcache 獲益 ? 處理數(shù)據(jù)包的程序代碼可以從 Icache 獲益 ? 代碼和狀態(tài)都 可能競爭內(nèi)存帶寬， 相比而言， 代碼對(duì)內(nèi)存帶寬的競爭更嚴(yán)重 ： ? 處理一個(gè)包需要的狀態(tài)一般較小，比如一個(gè)連接表項(xiàng) ? 協(xié)議棧處理的代碼大得多，而 Icache的容量一般很小 ICache的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)（ 1） ? 大多數(shù)處理器使用直接映射的 Icache： ? 內(nèi)存地址的低位比特用來檢索 Icache條目； ? 如果高位比特匹配，直接從 Icache返回內(nèi)容； ? 若不匹配， 進(jìn)行一個(gè)主存訪問， 用新的內(nèi)容 替換原來的條目。 丼例 ? 許多網(wǎng)絡(luò)代碼包含錯(cuò)誤檢查，比如 ： if error E do X, else do Z ? 雖然 Z 幾乎從不被執(zhí)行，但是編譯器通常會(huì)將 Z 的代碼緊 跟在 X 的后面。 ? 局部性驅(qū)動(dòng)的協(xié)議 層 處理 需修改 層間通信方法 ： ? 如果 協(xié)議 代碼使用一個(gè)過程調(diào)用將數(shù)據(jù)包傳遞給上（下） 一層， 則 代碼修改為將數(shù)據(jù)包加入上 （下）一層的一個(gè)包隊(duì)列中。 ? 運(yùn)用這個(gè)原則的困難在于， 如果不把視野盡可能放寬到整個(gè)系統(tǒng)，浪費(fèi)并不是顯而
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