| Περίληψη |
Στις ημέρες μας, η αποφυγή των κλήσεων συστήματος κατά την διάρκεια επικοινωνίας
συστάδων υπολογιστών (π.χ. Κέντρα Δεδομένων, Υπολογισμοί Υψηλής Επίδοσης κ.ά.)
στα μοντέρνα δίκτυα διασύνδεσης υψηλής-ταχύτητας προκύπτει ως ανάγκη, λόγω του
υψηλού κόστους των πολλαπλών αντιγράφων (πυρήνα-σε-χρήστη και χρήστη-σεπυρήνα). Οι τεχνολογίες Άμεσων Απομακρυσμένων Προσβάσεων Μνήμης (Remote
Direct Memory Accesses – RDMA), οι οποίες είναι επιπέδου-χρήστη και μηδενικώναντιγράφων, ξεπερνούν αυτό το πρόβλημα και ως αποτέλεσμα αυξάνουν την επίδοση
και μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος. Κοινές μηχανές RDMA όπως
αυτές, δεν ανέχονται τα σφάλματα σελίδας μνήμης που προκύπτουν από εκείνες.
Οι τελευταίας τεχνολογίας τεχνικές συνήθως περιλαμβάνουν «καρφίτσωμα» (pinning)
των χώρων διευθύνσεων ή πολλαπλών σελίδων μνήμης για κάθε εφαρμογή. Αυτή η
προσέγγιση έχει κάποια μειονεκτήματα μακροπρόθεσμα, ως συνέπεια της
πολυπλοκότητας, η οποία προκαλείται στο προγραμματιστικό μοντέλο
(«καρφίτσωμα»/«ξε-καρφίτσωμα» ενταμιευτών), του ορίου από bytes τα οποία μία
εφαρμογή επιτρέπεται να κάνει «pin» και της συνολικής χρήσης της μνήμης. Επιπλέον,
το «καρφίτσωμα» σελίδων μνήμης δεν εξασφαλίζει ότι κάποιος δεν θα αντιμετωπίσει
κανένα απολύτως σφάλμα σελίδας, εξαιτίας των εσωτερικών μηχανισμών
βελτιστοποίησης, όπως ο Transparent Huge Pages(THP), ο οποίος είναι ενεργοποιημένος
ως προεπιλογή στα μοντέρνα λειτουργικά συστήματα Linux.
Αυτή η εργασία υλοποιεί έναν μηχανισμό διαχείρισης των σφαλμάτων σελίδας μνήμης
σε συνεργασία με την μηχανή DMA του έργου ExaNeSt. Πρώτα, ανιχνεύεται το λάθος
από τον διαχειριστή σφαλμάτων του προγράμματος οδήγησης (driver) της Μονάδας
Διαχείρισης Μνήμης Εισόδων/Εξόδων (IOMMU) της ARM, η οποία ονομάζεται SMMU.
Έπειτα, η λύση υλικού-λογισμικού μας επιλύει το σφάλμα. Τέλος, στέλνεται ένα αίτημα
ώστε να γίνει επαν-αποστολή, όταν χρειάζεται. Στο σύστημα μας, ο μηχανισμός αυτός
χρειάστηκε τροποποιήσεις στο πρόγραμμα οδήγησης (driver) Linux για την SMMU, την
υλοποίηση μίας νέας βιβλιοθήκης λογισμικού, αλλαγές στο υλικό της μηχανής Άμεσων
Απομακρυσμένων Προσβάσεων Μνήμης και τροποποιήσεις στον χρονοπρογραμματιστή
των μεταφορών Απομακρυσμένων Προσβάσεων Μνήμης. Οι δοκιμές μας έγιναν επάνω
στο Quad-FPGA Daughter Board (QFDB) του ExaNeSt, το οποίο εμπεριέχει τα Xilinx Zynq
UltraScale+ MPSoCs.
Εκτιμούμε το κόστος του μηχανισμού μας και κάνουμε σύγκριση με τις εναλλακτικές
επιλογές όπως το «καρφίτσωμα» ή την πρώιμη πρόκληση σφαλμάτων σελίδας μνήμης,
και συζητάμε τα οφέλη της δικής μας προσέγγισης.
|
Handling of memory page faults during virtual-address RDMA
