DMRAC缓存交换

缓存交换
根据目前的硬件发展状况来看，网络的传输速度比磁盘的读、写速度更快，因此，DMRAC集群引入了缓存交换（Buffer Swap）技术，节点间的数据页尽可能通过网络传递，避免通过磁盘的写入、再读出方式在节点间传递数据，从而减少数据库的IO等待时间，提升系统的响应速度。

缓存交换的实现基础是GBS/LBS服务，在GBS/LBS中维护了Buffer数据页的相关信息。包括：1. 闩的封锁权限（LATCH）；2. 哪些站点访问过此数据页（Access MAP）；3. 最新数据保存在哪一个节点（Fresh EP）中；4. 以及最新数据页的LSN值（Fresh LSN）等信息。这些信息作为LBS封锁、GBS授权和GBS权限回收请求的附加信息进行传递，因此并不会带来额外的通讯开销。

下面，以两节点DMRAC集群（EP0/EP1）访问数据页P1为例子。初始页P1位于共享存储上，P1的GBS控制结构位于节点EP1上。初始页P1还没有被任何一个节点访问过，初始页P1的LSN为10000。通过几种常见场景分析，逐步深入，解析缓存交换的原理。
场景1
节点EP0访问数据页P1。
1. 节点EP0的本地LBS向EP1的GBS请求数据页P1的S LATCH权限
2. 节点EP1的GBS修改P1控制结构，记录访问节点EP0的封锁模式为S LATCH（数据分布节点为EP0），并响应EP0的LBS请求
3. 节点EP0的LBS获得GBS授权后，记录获得的授权模式是S_LATCH，P1数据不在其他节点的Buffer中，发起本地IO请求，从磁盘读取数据。
IO完成后，修改LBS控制结构，记录数据页上的LSN信息

场景2
节点EP1访问数据页P1。
1. 节点EP1本地LBS向EP1的GBS请求数据页P1的S LATCH权限
2. 节点EP1的GBS修改控制结构，记录访问节点EP1的封锁模式为S LATCH（数据分布节点为EP0/EP1），并响应EP1的LBS请求
3. 节点EP1的LBS获得GBS授权后，记录获得的授权模式是S LATCH，根据数据分布情况，EP1向EP0发起P1的读请求，通过内部网络从EP0获取
数据，而不是重新从磁盘读取P1数据

场景3
节点EP0修改数据页P1。
1. 节点EP0本地LBS向EP1的GBS请求数据页P1的X LATCH权限（附加LSN信息）
2. 节点EP1的GBS修改控制结构的LSN值，从EP1的LBS回收P1的权限
3. 修改访问节点EP0的封锁模式为S + X LATCH，并响应EP0的LBS请求
4. 节点EP0的LBS获得GBS授权后，记录获得的授权模式是S + X LATCH
5. 节点EP0修改数据页P1，LSN修改为11000
这个过程中，只有全局Latch请求，数据页并没有在节点间传递。

修改之后，数据页P1的LSN修改为11000。如下所示：

场景4
节点EP1修改数据页P1。
1.节点EP1本地LBS向EP1的GBS请求数据页P1的X LATCH权限
2.节点EP1的GBS发现P1被EP0以S + X方式封锁，向EP0发起回收P1权限的请求
3.节点EP0释放P1的全局LATCH，响应GBS，并且在响应消息中附加了最新的PAGE LSN值
4.节点EP1的GBS收到EP0的响应后，修改GBS控制结构，记录最新数据保存在EP0，最新的LSN值信息，记录EP0获得的授权模式是S + X LATCH
（此时，数据分布节点仍然是EP0/EP1），并授权EP1的LBS
5.节点EP1的LBS收到授权信息后，记录获得的授权模式是S + X LATCH，并根据数据分布情况，向节点EP0发起数据页P1的读请求
6.节点EP1修改数据页P1，LSN修改为12000

修改之后，数据页P1的LSN修改为12000。如下所示：

这个过程中，数据页P1的最新数据从EP0传递到了EP1，但并没有产生磁盘IO。