共享存儲如同其名字所隱喻的，是物理存儲器中一段可由兩個以上的進(jìn)程共享的存儲空間。共享存儲段具有大小和物理存儲地址。想要訪問共享存儲段的進(jìn)程可以連接這段存儲區(qū)域到自己的地址空間中任何適合的地方，其他進(jìn)程也一樣。這樣，多個進(jìn)程便可以訪問相同的物理存儲。其中箭頭表示進(jìn)程的邏輯存儲與物理存儲的映射關(guān)系。共享存儲計算機(jī)系統(tǒng)由于支持傳統(tǒng)的單地址編程空間，減輕了程序員的編程負(fù)擔(dān)，因此它具有較強(qiáng)的通用性，且可以方便地移植現(xiàn)有的應(yīng)用軟件。早期的共享存儲計算機(jī)采用集中式的共享存儲器，即多個處理機(jī)通過總線、交叉開關(guān)或多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等與共享存儲器相連，所有處理機(jī)訪問存儲器時都有相同的延遲。
然而，由于多個處理機(jī)共享存儲器，使得存儲器成為系統(tǒng)瓶頸。為此，在規(guī)模較大的共享存儲計算機(jī)系統(tǒng)中，把共享存儲器分成許多模塊，并使它們分布于各結(jié)點之間(一個結(jié)點可能有一個或多個處理機(jī))，這種系統(tǒng)稱為分布式共享存儲(DSM)計算機(jī)系統(tǒng)，即每個結(jié)點包含共享存儲器的一部分，結(jié)點之間通過可伸縮性好的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連。分布式的存儲器和可伸縮的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)增加了訪存帶寬，但導(dǎo)致不均勻的訪存延遲。為了緩解由存儲共享引起的沖突以及由存儲器分布引起的訪存延遲，共享存儲計算機(jī)系統(tǒng)的處理器中一般都有高速緩沖存儲器。但高速緩沖存儲器的使用帶來了高速緩沖存儲器一致性問題。另外，存儲器的分布使處理機(jī)訪問不同的存儲單元有不同的延遲。為了保證并行程序的正確執(zhí)行，需要有某種高速緩沖存儲器一致性協(xié)議和存儲一致性模型。

高速緩沖存儲器一致性協(xié)議是把系統(tǒng)中的一個處理機(jī)新寫的值傳播給其他處理機(jī)的機(jī)制。高速緩沖存儲器一致性協(xié)議都是為實現(xiàn)某種存儲一致性模型而設(shè)計的。存儲一致性模型是系統(tǒng)設(shè)計者和程序員之間的一種約定，它給出了判斷共享存儲程序及結(jié)構(gòu)正確的標(biāo)準(zhǔn)，其中順序一致性模型被普遍作為共享存儲程序執(zhí)行正確的標(biāo)準(zhǔn)，也是定義其他弱一致性模型的基礎(chǔ)。在順序一致性模型中，多個處理器并行執(zhí)行程序的結(jié)果等于把每個處理機(jī)所執(zhí)行的指令流按某種方式順序地交織在一起在單機(jī)上執(zhí)行的結(jié)果。如果在多處理機(jī)環(huán)境下的一·個并行執(zhí)行的結(jié)果和同一程序在單處理機(jī)多進(jìn)程環(huán)境下的執(zhí)行結(jié)果相同，則此并行執(zhí)行正確。在共享存儲系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)順序一致性模型，需要對訪存事件次序施加嚴(yán)格的限制，為了放松對訪存事件次序的限制，人們提出了一系列弱存儲一致性模型。這些弱存儲一斂性模型的基本思想是：在順序一致性模型中，雖然為了保征正確執(zhí)行而對訪存事件次序施加了嚴(yán)格的限制，但在大多數(shù)不會引起訪存沖突的情況下，這些限制是多余的，因此可以讓程序員承擔(dān)部分執(zhí)行正確性的責(zé)任，即在程序中指出需要維護(hù)一致性的訪存操作，系統(tǒng)只保證在用戶指出的需要保持一致性的地方維護(hù)數(shù)據(jù)一致性，而對用戶未加說明的部分，則可以不考慮處理機(jī)之間的數(shù)據(jù)相關(guān)。

根據(jù)存儲器的分布、一致性的維護(hù)以及實現(xiàn)方式等特征，常見的共享存儲系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有以下幾種：(1)無高速緩沖存儲器的集中式共享存儲結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的處理機(jī)沒有高速緩沖存儲器，多個處理機(jī)通過交叉開關(guān)或多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等直接訪問共享存儲器。由于任一存儲單元在系統(tǒng)中只有一個備份，這類系統(tǒng)不存在高速緩沖存儲器一致性問題，系統(tǒng)的可伸縮性受限于交叉開關(guān)或多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。采用這種結(jié)構(gòu)的典型例子是并行向量機(jī)及大型機(jī)，如美國Cray公司的Cray-XMP、YMP-C90等。

(2)基于高速緩沖存儲器的集中式共享存儲結(jié)構(gòu) 在這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，每個處理機(jī)都有高速緩沖存儲器，多個處理機(jī)一般通過總線與存儲器相連。每個處理機(jī)的高速緩沖存儲器通過偵聽總線來維持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。由于總線是獨占性資源，這類系統(tǒng)的伸縮性是有限的。這種結(jié)構(gòu)常見于采用對稱式多處理機(jī)(SMP)系統(tǒng)的服務(wù)器和工作站中，如4DEC，SUN，Sequent以及SGl等公司的多機(jī)工作站產(chǎn)品。