[發明專利]基于親和性感知的DMA緩沖區管理方法及裝置

有效

• 申請號: 201210078365.7
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102662891A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 程旭;鐘祺;管雪濤;王晶
• 申請（專利權）人: 北京北大眾志微系統科技有限責任公司
• 主分類號: G06F13/28
• 分類號: G06F13/28;G06F12/08
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 路接洲

1.一種基于親和性感知的DMA緩沖區管理方法，其特征在于，包括：

以親和性的高低將緩沖區分為兩類，并確定不同I/O處理過程對緩沖區親和性的需求。

2.按照權利要求1所述的緩沖區管理方法，其特征在于，還包括：

使用純軟件的手段，在操作系統層來標識緩沖區的親和性。

3.按照權利要求1或2所述的緩沖區管理方法，其特征在于：以輸出處理過程的特點來標識低親和性緩沖區，具體包括：

輸出過程中，由于一致性維護操作后，處理器不再訪問輸出緩沖區，所以將最近釋放的輸出緩沖區記錄為低親和性。

4.按照權利要求1或2所述的緩沖區管理方法，其特征在于：以輸入處理過程的特點來標識高親和性緩沖區，具體包括：

當輸入過程中，緩沖區釋放前，處理器需要將輸入緩沖區中的數據拷貝到用戶緩沖區，所以將最近釋放的輸入緩沖區標識為高親和性。

5.按照權利要求1或2所述的緩沖區管理方法，其特征在于：將不同親和性的緩沖區集中管理，具體包括：

所有最近被釋放的低親和性緩沖區存放于低親和性鏈表中，最近被釋放的高親和性緩沖區存放于高親和性鏈表中。

6.按照權利要求1或2所述的緩沖區管理方法，其特征在于：針對不同親和性的緩沖區采用不同的管理策略，具體包括：

對于高親和性的緩沖區采用先進先出的管理策略，使高親和性的緩沖區能盡快被重用，避免高親和性緩沖區中的數據被擠出Cache；對于低親和性的緩沖區采用后進先出的管理策略，使推遲低親和性緩沖區被重用的時機，保證緩沖區中盡可能多的數據位于Cache之外。

7.一種基于親和性感知的DMA緩沖區管理裝置，其特征在于：包括緩沖區親和性分析模塊，緩沖區收集模塊和緩沖區管理模塊，其中：

緩沖區親和性分析模塊，用于分析系統中緩沖區親和性的高低；高親和性的緩沖區中的數據會大量占據Cache資源；而親和性低的緩沖區中的數據會大量位于Cache之外；該模塊將被釋放緩沖區的親和性信息傳遞給緩沖區收集模塊；

緩沖區收集模塊，用于收集被標了親和性的緩沖區；其中高親和性和低親和性的緩沖區被分開存放，分別保存于兩個不同的鏈表中，便于后續分配緩沖區時能夠快速定位不同親和性的緩沖區；緩沖區收集模塊將鏈表中是否含有對應緩沖區的信息傳遞給緩沖區分配模塊，供后續的分配過程進行決策；

緩沖區管理模塊，用于給不同的I/O處理過程分配對應的緩沖區；其中，給輸出過程分配親和性較高的緩沖區，減少I/O處理過程的偏外存儲訪問；給輸入過程分配親和性較低的緩沖區，減少一致性維護操作的開銷。

8.按照權利要求7所述的內存管理裝置，其特征在于：所述緩沖區管理模塊包括低親和性緩沖區管理單元和高親和性緩沖區管理單元，其中：

輸入緩沖區分配單元，用于給輸入過程分配緩沖區；對于輸入過程，由對應的設備驅動程序向內存管理器提出分配請求，因此所有在驅動程序中分配的DMA緩沖區可以被標識為輸入緩沖區；在分配輸入緩沖區時，如果LAL鏈表非空，直接從該鏈表頭部獲取緩沖區；否則，使用默認的分配函數獲取函數；在釋放輸入緩沖區時，如果HAL鏈表非滿，將緩沖區插入鏈表頭部；否則，使用默認的函數釋放緩沖區；

輸出緩沖區分配單元，用于給輸出過程分配緩沖區；對于輸出過程，在驅動程序以外的范圍內申請的DMA緩沖區可以被標識為輸出緩沖區；在分配輸入緩沖區時，如果HAL鏈表非空，直接從該鏈表頭部獲取緩沖區；否則，使用默認的分配函數獲取函數；在釋放輸入緩沖區時，如果LAL鏈表非滿，將緩沖區插入鏈表尾部；否則，使用默認的函數釋放緩沖區。