В информатике постоянная память — это любой метод или устройство для эффективного хранения структур данных, к которым можно продолжать получать доступ с помощью инструкций памяти или API памяти даже после завершения процесса, который их создал или в последний раз изменил. [ 1]
Постоянная память, которую часто путают с энергонезависимой памятью с произвольным доступом (NVRAM), на самом деле более тесно связана с концепцией постоянства , поскольку она делает акцент на состоянии программы, которое существует за пределами зоны сбоя процесса, создавшего ее. (Процесс — это программа, находящаяся в процессе выполнения. Зона сбоя процесса — это подмножество состояния программы, которое может быть повреждено процессом, продолжающим выполняться после возникновения сбоя, например, из-за ненадежного компонента, используемого в компьютере, выполняющем программу.)
Эффективный, подобный памяти доступ является определяющей характеристикой постоянной памяти. [2] Он может быть предоставлен с использованием инструкций памяти микропроцессора , таких как загрузка и сохранение. Он также может быть предоставлен с использованием API, которые реализуют действия удаленного прямого доступа к памяти (RDMA), такие как чтение RDMA и запись RDMA. Другие методы с низкой задержкой , которые обеспечивают доступ к данным с побайтовым [ требуется разъяснение ] , также подходят.
Возможности постоянной памяти выходят за рамки энергонезависимости хранимых битов. Например, потеря ключевых метаданных, таких как записи таблицы страниц или другие конструкции, которые преобразуют виртуальные адреса в физические адреса, может сделать постоянные биты непостоянными. В этом отношении постоянная память напоминает более абстрактные формы компьютерного хранения, такие как файловые системы . Фактически, почти все существующие технологии постоянной памяти реализуют по крайней мере базовую файловую систему, которая может использоваться для связывания имен или идентификаторов с хранимыми экстентами, и как минимум предоставляют методы файловой системы, которые могут использоваться для именования и выделения таких экстентов.
Проблема чтения неперсистентной записи обнаружена для программ без блокировки в постоянной памяти. Поскольку операции сравнения и обмена (CAS) не сохраняют записанные значения в постоянной памяти, измененные данные могут быть сделаны видимыми протоколом когерентности кэша для параллельного наблюдателя до того, как измененные данные смогут быть замечены наблюдателем сбоя в постоянной памяти. Если сбой питания происходит сразу после того, как запись становится видимой, но еще не сохраняется, может возникнуть проблема чтения неперсистентной записи, т. е. переменная данных, измененная операцией сравнения и обмена, может быть сделана видимой для параллельного наблюдателя до наблюдателя сбоя, что приводит к потенциальным несоответствиям сбоя.
Чтобы проиллюстрировать проблему: для однократно связанного списка без блокировки узел может быть вставлен производителем thread Aпосле headузла, nextуказатель головного узла атомарно переключается (CAS) для указания на новый node A, однако этот CAS не сохраняется. Затем другой узел вставляется производителем thread Bпосле node A, так как CAS для node Aуже виден всем параллельным потокам. CAS атомарно переключает nextуказатель node Aна на node B, и этот CAS сохраняется. Если в этот момент произойдет сбой питания, приложение, использующее связанный список, останется в несогласованном состоянии, причем оба node Aи будут node Bпотеряны, так как nextуказатель с headузла на node Aне был сохранен. Как node Bбыл опубликован, но не может быть доступен после перезагрузки, и могли быть сохранены другие данные, к которым осуществляется доступ через или которые зависят от node B, все последующие доступы к таким данным будут невозможны, что приведет к потере данных. [3]
Проблема чтения-непостоянной-записи не ограничивается связными списками без блокировки, ее можно найти в любых структурах данных без блокировки, где может существовать потенциальный разрыв между параллельной видимостью и постоянной видимостью. Например, похожая проблема может возникнуть с постоянными кольцевыми буферами . [4]