From 59408f5a12e9fb35332a345571fc55c8b1443289 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Marco Ammon <marco.ammon@fau.de>
Date: Mon, 23 Sep 2019 18:22:13 +0200
Subject: [PATCH] DSM: erster Entwurf

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 2-7-dsm.tex | 56 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++-
 1 file changed, 55 insertions(+), 1 deletion(-)

diff --git a/2-7-dsm.tex b/2-7-dsm.tex
index 3449d34..b382344 100644
--- a/2-7-dsm.tex
+++ b/2-7-dsm.tex
@@ -1 +1,55 @@
-\subsection{Distributed Shared-Memory (DSM)}
\ No newline at end of file
+% !TeX spellcheck = de_DE
+\subsection{Distributed Shared-Memory (DSM)}
+\begin{itemize}
+	\item Probleme: \begin{itemize}
+		\item möglichst wenige Nachrichten
+		\item Verwaltung der verteilten Speicherbereiche (Eigentümer, Kopien, konkurrierende Zugriffe)\begin{itemize}
+			\item zentral (\begriff{verzeichnisbasiert})
+			\item vollständig \begriff{repliziert}
+			\item weiterleitungsbasiert
+		\end{itemize}
+		\item Behandlung von Caching
+	\end{itemize}
+	\item \begriff{Protokolle} (z.B. Single-Writer, Multiple-Writer, \textellipsis) implementieren \begriff{Modelle} (z.B. sequentiell, \enquote{faul}, \textellipsis)
+	\item simple Beispiel-Implementierung basierend auf MPI: \begin{itemize}
+		\item Zugriff auf globale Daten dürfen nur unter einem Lock (für Datenstrukturen, nicht Seiten!) erfolgen
+		\item \enquote{Dämon}-Thread pro Instanz behandelt eingehende Nachrichten
+		\item \enquote{globaler} Adressbereich wird lokal mit \texttt{mmap} gemappt, dann Zugriff durch \texttt{mprotect} entzogen
+		\item Zugriff auf globalen Adressbereich $\rightarrow$ Fehler $\rightarrow$ Signalbehandlung: \begin{itemize}
+			\item Seite von anderer Instanz anfordern
+			\item Zugriff mit \texttt{mprotect} freigeben
+			\item falls nicht Eigentümer, Registrierung der Seite am Lock
+			\item Wiederholung der vorherigen, fehlgeschlagenen Operation
+		\end{itemize}
+		\item \texttt{lock}-/\texttt{unlock}-Verwaltung: pro Thread Stapel von \texttt{lock}/\texttt{unlock}-Paaren mit Seitenliste (enthält pro Eintrag Seitennummer und Zugriffsart), Abarbeitung bei Aufruf von \texttt{lock}/\texttt{unlock}
+		\item bei Multiple-Writer: Lock dient hauptsächlich der Verfolgung der Zugriffe
+		\item bei Single-Writer: Lock außerdem für exklusiven Zugriff (muss dann verteilt sein): wenn nicht Halter, Anforderung per expliziter Nachricht
+		\item \texttt{unlock} bei schreibendem Zugriff: Diff zwischen aktuellem Zustand der Seite und dem bei der Einlagerung (\begriff{Zwilling}) wird an Eigentümer übertragen
+		\item Optimierungsmöglichkeiten:\begin{itemize}
+			\item Sammeln von Diffs vor Versenden
+			\item Invalidierung (Senden der Änderungen an den Eigentümer) statt Aktualisierung (Broadcast der Änderungen an alle)
+			\item Read-Only-Zugriff (keine Invalidierung bei \texttt{unlock} notwendig)
+			\item Zugriff durch einen einzigen Thread (\texttt{lock} führt zum Wechsel des Eigentümers)
+			\item Schreibhinweise/\begriff{Staffelstabweitergabe}: \begin{itemize}
+				\item statt Umweg über Eigentümer, direkte Übertragung der Daten (und des Locks) an nächsten Zugreifer
+				\item zur Verwaltung mehrerer Änderungen können Vektoren logischer Uhren verwendet werden mit Maximum aus eigener und fremder Zeit (bei \texttt{lock}) und Erhöhen der eigenen Zeit (bei \texttt{unlock})
+			\end{itemize}
+		\end{itemize}
+	\end{itemize}
+	\item Beispiele für DSM-Implementierungen:\begin{itemize}
+		\item Übertragung der Daten zum benutzenden Thread:\begin{itemize}
+			\item Shasta (verwendet \begriff{Binary Rewriting}):\begin{itemize}
+				\item zusätzlicher Code vor jedem Speicherzugriff
+				\item Threads werden verteilt statt lokal erzeugt
+				\item Abbildung von Adressen auf Cache-Zeilen mit drei Zuständen (invalid, shared, exclusive)
+			\end{itemize}
+			\item C Region Library (CRL) bietet C-Funktionen, deren Schnittstelle obigem Beispiel mit Single-Writer-Semantik ähnelt
+		\end{itemize}
+		\item Wechsel des Kontrollflusses zu den Daten:\begin{itemize}
+			\item MCRL erweitert CRL und überträgt die aufrufende Funktion (mitsamt des aktuellen Stackframes) an den entfernten Knoten
+			\item Large Virtual-Address-Space Machine (LVM) überträgt ganzen Thread auf entfernten Knoten:\begin{itemize}
+				\item Compiler baut vor jedem Objektzugriff Lokalitätstest ein
+			\end{itemize}
+		\end{itemize}
+	\end{itemize}
+\end{itemize}
\ No newline at end of file