DMRAC緩存交換

緩存交換
根據目前的硬件發展狀況來看，網絡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，節點間的數據頁盡可能通過網絡傳遞，避免通過磁盤的寫入、再讀出方式在節點間傳遞數據，從而減少數據庫的IO等待時間，提升系統的響應速度。

緩存交換的實現基礎是GBS/LBS服務，在GBS/LBS中維護了Buffer數據頁的相關信息。包括：1. 閂的封鎖權限（LATCH）；2. 哪些站點訪問過此數據頁（Access MAP）；3. 最新數據保存在哪一個節點（Fresh EP）中；4. 以及最新數據頁的LSN值（Fresh LSN）等信息。這些信息作為LBS封鎖、GBS授權和GBS權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，以兩節點DMRAC集群（EP0/EP1）訪問數據頁P1為例子。初始頁P1位于共享存儲上，P1的GBS控制結構位于節點EP1上。初始頁P1還沒有被任何一個節點訪問過，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
節點EP0訪問數據頁P1。
1. 節點EP0的本地LBS向EP1的GBS請求數據頁P1的S LATCH權限
2. 節點EP1的GBS修改P1控制結構，記錄訪問節點EP0的封鎖模式為S LATCH（數據分布節點為EP0），并響應EP0的LBS請求
3. 節點EP0的LBS獲得GBS授權后，記錄獲得的授權模式是S_LATCH，P1數據不在其他節點的Buffer中，發起本地IO請求，從磁盤讀取數據。
IO完成后，修改LBS控制結構，記錄數據頁上的LSN信息

場景2
節點EP1訪問數據頁P1。
1. 節點EP1本地LBS向EP1的GBS請求數據頁P1的S LATCH權限
2. 節點EP1的GBS修改控制結構，記錄訪問節點EP1的封鎖模式為S LATCH（數據分布節點為EP0/EP1），并響應EP1的LBS請求
3. 節點EP1的LBS獲得GBS授權后，記錄獲得的授權模式是S LATCH，根據數據分布情況，EP1向EP0發起P1的讀請求，通過內部網絡從EP0獲取
數據，而不是重新從磁盤讀取P1數據

場景3
節點EP0修改數據頁P1。
1. 節點EP0本地LBS向EP1的GBS請求數據頁P1的X LATCH權限（附加LSN信息）
2. 節點EP1的GBS修改控制結構的LSN值，從EP1的LBS回收P1的權限
3. 修改訪問節點EP0的封鎖模式為S + X LATCH，并響應EP0的LBS請求
4. 節點EP0的LBS獲得GBS授權后，記錄獲得的授權模式是S + X LATCH
5. 節點EP0修改數據頁P1，LSN修改為11000
這個過程中，只有全局Latch請求，數據頁并沒有在節點間傳遞。

修改之后，數據頁P1的LSN修改為11000。如下所示：

場景4
節點EP1修改數據頁P1。
1.節點EP1本地LBS向EP1的GBS請求數據頁P1的X LATCH權限
2.節點EP1的GBS發現P1被EP0以S + X方式封鎖，向EP0發起回收P1權限的請求
3.節點EP0釋放P1的全局LATCH，響應GBS，并且在響應消息中附加了最新的PAGE LSN值
4.節點EP1的GBS收到EP0的響應后，修改GBS控制結構，記錄最新數據保存在EP0，最新的LSN值信息，記錄EP0獲得的授權模式是S + X LATCH
（此時，數據分布節點仍然是EP0/EP1），并授權EP1的LBS
5.節點EP1的LBS收到授權信息后，記錄獲得的授權模式是S + X LATCH，并根據數據分布情況，向節點EP0發起數據頁P1的讀請求
6.節點EP1修改數據頁P1，LSN修改為12000

修改之后，數據頁P1的LSN修改為12000。如下所示：

這個過程中，數據頁P1的最新數據從EP0傳遞到了EP1，但并沒有產生磁盤IO。