[發明專利]混合結構內存的內存分配系統及方法

有效

• 申請號: 201110387984.X
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102508787A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 胡事民;趙鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及計算機科學技術領域，尤其涉及一種混合結構內存的內存分配系統及方法。

背景技術

一種基于相變存儲(Phase-Change?Memory，PCM)的相變隨機存儲器(PRAM)技術被認為是替代動態隨機存儲器(DRAM)的候選技術，其具有高密度，非易失，低功耗等特點。與DRAM相比，PRAM可以在更小的尺寸上存儲更多的內容；速度方面，PRAM的讀速度比DRAM稍慢，寫速度比DRAM慢幾十倍，但整體能耗比DRAM低的多。但是，PRAM有一個明顯的缺點，就是其存儲單元的寫次數有限，目前的技術可以支持PRAM存儲單元重復寫10⁸次。針對這一問題，研究人員也提出了很多技術方案來彌補不足，使得PRAM真正發揮自身的優點。這些技術方案主要是一些混合架構并結合減少冗余寫，磨損均衡等技術組成，進而提高PRAM的使用壽命。

在操作系統中，加載器負責把應用程序從磁盤加載到內存中運行。加載器一般分為如下幾個步驟來完成程序的加載。1)從文件中讀取頭部信息，計算需要多少內存；2)按照需要申請內存，將程序復制到相應的段中；3)將bss段填充為0；4)創建程序運行需要的堆棧段；5)設置環境變量和相關運行參數；6)跳轉到代碼段，運行程序。分析加載過程，可以看出步驟2)和步驟4)會向操作系統申請分配物理內存。

在Linux作為內核的操作系統中，通用的可執行文件格式是ELF(Executable?and?Linkable?Format)文件格式，Windows操作系統上采用的是PE(Portable?Executable)文件格式。下面以ELF文件格式舉例來分析程序的加載。一個典型的ELF文件由程序頭信息和各種段信息組成。不同的段具有不同的屬性，如保存了程序運行代碼的.text代碼段為只讀屬性，而保存了程序數據的.data數據段為可讀可寫段。當內存是混合內存架構(DRAM和PRAM混合使用)時，操作系統原有的內存管理方法將不會對PRAM內存進行控制，使之使用壽命縮短，所以需要采用新的內存分配方法來保證PRAM的魯棒性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種混合結構內存的內存分配系統及方法，使得在計算機的操作系統中能夠較好的支持混合內存架構，將PRAM和DRAM按其自身特點進行管理使用，使得PRAM和DRAM的內存組合可以發揮更大的作用。

(二)技術方案

為解決上述問題，一方面，本發明提供了一種混合結構內存的內存分配系統，包括：

混合結構內存，包括相變存儲內存區域和動態隨機存儲內存區域，

內存區域容量查看模塊，用于查看所述相變存儲內存區域和動態隨機存儲內存區域的剩余容量；

信息判斷模塊，用于判斷待處理文件程序段的讀寫屬性；

內存分配模塊，用于根據所述信息判斷模塊判斷的待處理文件程序段的讀寫屬性：

將只讀屬性的程序段優先分配到相變存儲內存區域；

將可讀可寫的程序段優先分配到動態隨機存儲內存區域。

優選地，所述系統還包括加載器模塊，用于將待處理文件程序從磁盤加載到內存中運行。

另一方面，本發明還提供了一種混合結構內存的內存分配方法，包括：

S1：查看所述混合結構內存中相變存儲內存區域和動態隨機存儲內存區域的剩余容量；

若所述相變存儲內存區域和動態隨機存儲內存區域都有剩余容量則轉到步驟S2；

若所述相變存儲內存區域和動態隨機存儲內存區域中任一方容量沒有剩余則轉到步驟S4；

S2：判斷待處理文件程序段的讀寫屬性；

S3：根據所述判斷的待處理文件程序段的讀寫屬性：

將只讀屬性的程序段優先分配到相變存儲內存區域；

將可讀可寫的程序段優先分配到動態隨機存儲內存區域；

S4：程序運行需要的內存全部占用另一方有剩余容量的內存區域資源。

優選地，所述待處理文件為可執行文件，所述步驟S3具體為：

根據判斷的可執行文件程序段的讀寫屬性：

將可執行文件的只讀屬性的程序段優先分配到相變存儲內存區域；

將可執行文件的可讀可寫的程序段優先分配到動態隨機存儲內存區域；

將程序運行中分配的堆和棧優先建立在動態隨機存儲內存區域。

優選地，所述可執行文件為Linux操作系統的ELF格式文件。

優選地，所述可執行文件為Windows操作系統的PE格式文件。