题目：远端内存交换系统的设计与实现

根据一些研究，在集群工作站中，有大量的空闲内存可供使用[1]。并且以下两种技术的发展使得快速访问远端内存成为可能：（1）网络技术的发展，局域网中的节点的内存之间的数据传输速率越来越快[3]。（2）现代的体系结构提供了低延迟的远端内存访问机制[4]。因此，使用远端内存代替磁盘缓存应用程序的数据将成为可能。本文研究和分析了使用远端内存的几种方法，最后选择了可移植性和传输的效率作为设计的目标，设计并实现了一个基于Linux的远端内存交换系统（RMSS），达到了如下的目标：（1）对用户程序提供透明的访问机制，用户无需作任何修改，就可以使用远端内存。（2）RMSS是一个对等的系统，没有中心节点来负责负载均衡，也没有保存系统中每个节点的全局状态，便于扩充。（3）所有的数据传输完全在内核态实现，减少了在内核态和用户态进程切换的开销和额外的数据的传输的开销。本文首先介绍了Linux内存管理和交换分区，说明RMSS在操作系统中的地位和意义。然后介绍了使用远端内存的意义和可行性，并对已有的几种实现方法进行分析和对比。通过对现存系统的分析，提出了采用设备驱动程序的方法，在内核态实现数据的高效传输和访问。本文最后介绍了该原型的测试实例，对系统性能进行了测试，结果表明使用远端内存在随机访问数据的情况下会取得性能的提升。然后使用Amdahl定律预测了在高速以太网的情况下，系统性能的提升比率。