DMRAC緩存交換

緩存交換
根據(jù)目前的硬件發(fā)展?fàn)顩r來看，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度比磁盤的讀、寫速度更快，因此，DMRAC集群引入了緩存交換（Buffer Swap）技術(shù)，節(jié)點間的數(shù)據(jù)頁盡可能通過網(wǎng)絡(luò)傳遞，避免通過磁盤的寫入、再讀出方式在節(jié)點間傳遞數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)庫的IO等待時間，提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

緩存交換的實現(xiàn)基礎(chǔ)是GBS/LBS服務(wù)，在GBS/LBS中維護了Buffer數(shù)據(jù)頁的相關(guān)信息。包括：1. 閂的封鎖權(quán)限（LATCH）；2. 哪些站點訪問過此數(shù)據(jù)頁（Access MAP）；3. 最新數(shù)據(jù)保存在哪一個節(jié)點（Fresh EP）中；4. 以及最新數(shù)據(jù)頁的LSN值（Fresh LSN）等信息。這些信息作為LBS封鎖、GBS授權(quán)和GBS權(quán)限回收請求的附加信息進行傳遞，因此并不會帶來額外的通訊開銷。

下面，以兩節(jié)點DMRAC集群（EP0/EP1）訪問數(shù)據(jù)頁P1為例子。初始頁P1位于共享存儲上，P1的GBS控制結(jié)構(gòu)位于節(jié)點EP1上。初始頁P1還沒有被任何一個節(jié)點訪問過，初始頁P1的LSN為10000。通過幾種常見場景分析，逐步深入，解析緩存交換的原理。
場景1
節(jié)點EP0訪問數(shù)據(jù)頁P1。
1. 節(jié)點EP0的本地LBS向EP1的GBS請求數(shù)據(jù)頁P1的S LATCH權(quán)限
2. 節(jié)點EP1的GBS修改P1控制結(jié)構(gòu)，記錄訪問節(jié)點EP0的封鎖模式為S LATCH（數(shù)據(jù)分布節(jié)點為EP0），并響應(yīng)EP0的LBS請求
3. 節(jié)點EP0的LBS獲得GBS授權(quán)后，記錄獲得的授權(quán)模式是S_LATCH，P1數(shù)據(jù)不在其他節(jié)點的Buffer中，發(fā)起本地IO請求，從磁盤讀取數(shù)據(jù)。
IO完成后，修改LBS控制結(jié)構(gòu)，記錄數(shù)據(jù)頁上的LSN信息

場景2
節(jié)點EP1訪問數(shù)據(jù)頁P1。
1. 節(jié)點EP1本地LBS向EP1的GBS請求數(shù)據(jù)頁P1的S LATCH權(quán)限
2. 節(jié)點EP1的GBS修改控制結(jié)構(gòu)，記錄訪問節(jié)點EP1的封鎖模式為S LATCH（數(shù)據(jù)分布節(jié)點為EP0/EP1），并響應(yīng)EP1的LBS請求
3. 節(jié)點EP1的LBS獲得GBS授權(quán)后，記錄獲得的授權(quán)模式是S LATCH，根據(jù)數(shù)據(jù)分布情況，EP1向EP0發(fā)起P1的讀請求，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)從EP0獲取
數(shù)據(jù)，而不是重新從磁盤讀取P1數(shù)據(jù)

場景3
節(jié)點EP0修改數(shù)據(jù)頁P1。
1. 節(jié)點EP0本地LBS向EP1的GBS請求數(shù)據(jù)頁P1的X LATCH權(quán)限（附加LSN信息）
2. 節(jié)點EP1的GBS修改控制結(jié)構(gòu)的LSN值，從EP1的LBS回收P1的權(quán)限
3. 修改訪問節(jié)點EP0的封鎖模式為S + X LATCH，并響應(yīng)EP0的LBS請求
4. 節(jié)點EP0的LBS獲得GBS授權(quán)后，記錄獲得的授權(quán)模式是S + X LATCH
5. 節(jié)點EP0修改數(shù)據(jù)頁P1，LSN修改為11000
這個過程中，只有全局Latch請求，數(shù)據(jù)頁并沒有在節(jié)點間傳遞。

修改之后，數(shù)據(jù)頁P1的LSN修改為11000。如下所示：

場景4
節(jié)點EP1修改數(shù)據(jù)頁P1。
1.節(jié)點EP1本地LBS向EP1的GBS請求數(shù)據(jù)頁P1的X LATCH權(quán)限
2.節(jié)點EP1的GBS發(fā)現(xiàn)P1被EP0以S + X方式封鎖，向EP0發(fā)起回收P1權(quán)限的請求
3.節(jié)點EP0釋放P1的全局LATCH，響應(yīng)GBS，并且在響應(yīng)消息中附加了最新的PAGE LSN值
4.節(jié)點EP1的GBS收到EP0的響應(yīng)后，修改GBS控制結(jié)構(gòu)，記錄最新數(shù)據(jù)保存在EP0，最新的LSN值信息，記錄EP0獲得的授權(quán)模式是S + X LATCH
（此時，數(shù)據(jù)分布節(jié)點仍然是EP0/EP1），并授權(quán)EP1的LBS
5.節(jié)點EP1的LBS收到授權(quán)信息后，記錄獲得的授權(quán)模式是S + X LATCH，并根據(jù)數(shù)據(jù)分布情況，向節(jié)點EP0發(fā)起數(shù)據(jù)頁P1的讀請求
6.節(jié)點EP1修改數(shù)據(jù)頁P1，LSN修改為12000

修改之后，數(shù)據(jù)頁P1的LSN修改為12000。如下所示：

這個過程中，數(shù)據(jù)頁P1的最新數(shù)據(jù)從EP0傳遞到了EP1，但并沒有產(chǎn)生磁盤IO。