Prof. Dr. Norian Marranghello Grupo 10 Hugo Brandão Uchôa Renato Moreno Peixoto de Mello Acessos não uniforme à memória.

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1 Prof. Dr. Norian Marranghello Grupo 10 Hugo Brandão Uchôa Renato Moreno Peixoto de Mello Acessos não uniforme à memória

2 Introdução. Arquiteturas NUMA. Implementação de uma MCM. Implementação de uma MCD. Desempenho e Transparência. Replicação e Migração de dados. Consistência e Coerência. Modelos de Consistência. Consistência de acesso generalizado. Consistência de acesso sincronizado. Tópicos

3 Introdução Sistemas Distribuídos: –Memória Compartilhada. –Memória Distribuída. Memória Compartilhada. Memória Global P2P3Pn P1 P1 Barramento

4 Introdução Memória Distribuída Rede de Conexão P1P2P3Pn M1 M3M2Mn

5 Introdução Vantagens e Desvantagens : - Memórias distribuídas. -Alta escalabilidade -Relativamente difícil de programar -Memórias Compartilhadas. -Relativamente mais fácil de programar -Gargalo no acesso à memória

6 Introdução MCD (Memória Compartilhada Distribuída): - Escalabilidade das memórias distribuídas - Diminuição do congestionamento no acesso às memórias - Programação mais simples do que nas memórias distribuídas P1P2P3Pn M1MnM3M2 Rede de Conexão

7 Arquiteturas NUMA NUMA (Non-Uniform Memory Access) – sistemas com forma irregular de acesso à memória. Características: - Divide a memória em níveis hierárquicos. - Pode ser implementada para diferentes tipos de sistemas.

8 Arquiteturas NUMA Processador (P1) Módulo de memória (MM1) Controlador de coerência de memória (CCM1) P2MM2 CCM2 PnMMn CCMn Malha de comunicação... Implementação de uma máquina NUMA genérica:

9 Arquiteturas NUMA P1 C1 P3 C3 P2 C2 P4 C4 P1 C1 P3 C3 P2 C2 P4 C4 Nó 1Nó 16 Exemplo da NUMA Stanford Nível 1 Nível 2 Rede de Conexão Memória

10 Arquiteturas NUMA Analisaremos dois diferentes sistemas implementados sobre uma máquina NUMA: – MCM - Sistemas de memória cache de multiprocessadores – MCD - Sistema de memória compartilhada distribuída.

11 CCM1 P1 C 1 CCM2 P2 C 2 CCM3 P3 C 3 CCMn Pn C n... processadores Memória Global Barramento Comum Controladores de Coerência caches locais Arquiteturas NUMA Implementação de uma MCM sobre uma máquina NUMA

12 Arquiteturas NUMA processadores P1 Memórias locais CCM1 M 1 CCM2 P2 M 2 CCM3 P3 M 3 CCMn Pn M n... Controladores de coerência Rede de conexão Memória Virtual Implementação de uma MCD sobre uma máquina NUMA

13 Desempenho e Transparência A principal medida de desempenho para um sistema de memória é a latência. Latência em MCD: - Depende da quantidade de dados que está na memória local de um determinado processador. Solução: - Fazer várias cópias dos mesmos dados para as memórias locais.

14 Desempenho e Transparência M1 P1P2P3 M3M2 Latência em uma MCD Rede de Conexão

15 Desempenho e Transparência Latência em MCM: - Dependerá do número de processadores que estão acessando a memória compartilhada ao mesmo tempo. Solução: - Melhorar o barramento que permite o acesso à memória global.

16 Desempenho e Transparência Memória Global C1 P1P2P3 C3C2 Congestionamento Latência em uma MCM

17 Desempenho e Transparência Outro importante conceito em sistemas distribuídos é a transparência. Transparência em MCD: - É usado o mecanismo de passagem de mensagens. Transparência em MCM: - Como a memória é compartilhada não necessita de um controle específico.

18 Replicação e Migração de Dados Distribuição de dados compartilhados Insucesso nas buscas locais Objetivo: - Minimizar o tempo médio de acesso aos dados

19 TSB - taxa de sucesso nas buscas locais Tamanho da memória local Tamanho da unidade básica para compartilhamento de dados Tamanho da unidade buscada em caso de insucesso na busca local Replicação e Migração de Dados

20 Migração de Dados Movimento sob demanda Uso exclusivo da variável EliminaçãoImplementação

21 Replicação e Migração de Dados Tipos de migração: Por iniciativa do processador detentor da cópia - Oferece o bloco a outro processador - Pouco usado M1 P1P2P3 M3M2 Aceita o bloco A Bloco A Oferece o bloco A

22 Replicação e Migração de Dados Problemas: - Alta carga de gerenciamento - Sobrecarga no sub- sistema de comunicação

23 Replicação e Migração de Dados Sob Demanda - Processador solicita a cópia - Eliminação da cópia Problema: - Efeito pingue-pongue P1P2 Solicita bloco 1 Cede bloco 1 Solicita bloco 1 Cede bloco 1 Solicita bloco 1

24 Replicação e Migração de Dados Efeito pingue-pongue Agravantes: - Falso compartilhamento - Problema de latência Solução: - Várias cópias da variável em vários processadores diferentes

25 Replicação e Migração de Dados Replicação de Dados Várias cópias em diferentes memórias Acessos simultâneos Problemas: Enorme custo computacional Dificuldade no controle de coerência

26 Consistência e Coerência Consistência Mesma informação em todas as cópias da variável Coerência Retorna valor da última escrita Conseqüência da consistência

27 Modelos de Consistência Falta de noção global de tempo Aumento de desempenho Categorias: Acesso generalizado: - Relaxamento no ordenamento da escrita Acesso sincronizado: - Coerência somente na sincronização

28 Modelos de Consistência Consistência Atômica Consistência Seqüencial Consistência Causal Consistência de Processador Memória Lenta Nenhum Suporte de Coerência no Sistema Consistência Fraca Consistência de Liberação Consistência de Entrada Relaxamento de Ordem de Tempo-Real Relaxamento Relativo ao Processador Relaxamento Relativo ao Processador Relaxamento Relativo a Posição

29 Modelos de Consistência Consistência atômica: sem cópia de dados eventos ordenados utilizada somente como avaliação

30 Modelos de Consistência Consistência seqüêncial: Ordenamento real não exigido Resultado das operações solicitadas ordenado

31 Modelos de Consistência Consistência Causal: Escritas com relação de causa observadas ordenadamente

32 Modelos de Consistência Consistência de Processador: Ordem de escrita somente para o processador requisitante

33 Modelos de Consistência Consistência de Memória Lenta: Ordem de escrita somente na mesma posição de memória solicitada pelo mesmo processador

34 Modelos de Consistência Consistência Fraca: Consistente nos pontos de sincronização Acessos devem esperar o término de todas as operações anteriores Consistência de Liberação: Obtenção (Acquire) e Liberação (Release) da variável Utilização de Semáforos

35 Modelos de Consistência Consistência de Entrada: Bloqueio de objetos Variável compartilhada consistente