Koherensprotokoller

Koherensprotokoller är mekanismer som säkerställer att flera processorer eller noder i ett multiprocessor- eller distribuerat system ser en konsekvent bild av delat minne. De hanterar kopior av data som finns i lokala cacheminnen och koordinerar uppdateringar så att läsare och skrivare inte får motstridiga värden.

Vanliga angreppssätt delas in i snooping- och directory-baserade protokoll. Snoopingprotokoll övervakar ett gemensamt kommunikationsmedium (till exempel en buss) och sprider invalidationer eller uppdateringar till alla cachar. Directoryprotokoll använder en central eller distribuerad katalog som håller reda på vilka noder som har kopior, vilket minskar onödig trafik och förbättrar skalbarheten i större system.

Typiska tillståndsbaserade protokoll inkluderar MSI, MESI och MOESI, där varje bokstav anger ett tillstånd (Modified, Exclusive, Shared, Invalid och Owner) och övergångar styrs av läs- och skrivoperationer. En viktig designfråga är valet mellan write-invalidate (andra kopior ogiltigförklaras vid skrivning) och write-update (andra kopior uppdateras) eftersom detta påverkar latens och nätverkstrafik.

Koherensprotokoll är nära kopplade till minnesmodellens garantier och kan påverka prestanda genom fenomen som falsk delning och latens vid synkronisering. I praktiken används enklare protokoll i små, sammankopplade system och directory-baserade lösningar i stora NUMA- och distribuerade arkitekturer.