[發明專利]一種存儲器交換分區損耗的均衡方法

有效

• 申請號: 201410527352.2
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104298615A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉鐸;沙行勉;諸葛晴鳳;劉韋辰;梁靚;鐘刊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02;G06F3/06
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

技術領域

本發明屬于移動設備中的存儲技術領域，具體涉及一種存儲器交換分區損耗的均衡方法。?

背景技術

隨著移動微處理器和移動操作系統的發展，移動設備（例如智能手機，平板等）越來越普及，針對移動設備設計的應用功能越來越強大。這些功能豐富的應用一方面能幫助提高移動設備的用戶體驗，另一方面卻需要更多的內存資源，存儲資源。在現在的所有的移動設備中，都使用隨機存取存儲器（DRAM）作為內存。通過增加DRAM的大小，在一定程度上可以滿足應用程序對內存資源的需求。但DRAM的增加會導致成本的上升，且DRAM耗電量大（，最多可占整個系統功耗的30%），電池消耗快，同樣影響用戶體驗。?

Android操作系統是基于Linux?kernel的操作系統，Linux?kernel提供了通過交換分區（Swap分區）的方法來解決內存資源不足的問題。當內存資源不足時，操作系統會將一些不經常使用的內存頁面放到Swap分區，從而減少對內存的占用。傳統的Swap機制使用磁盤或閃存等塊設備（?Block?Device）作為Swap分區，當內存資源緊張時，操作系統將一些不活躍的內存頁面寫回到磁盤或閃存，它們之間的數據傳輸由I/O驅動程序負責。Swap分區通常被劃分為頁槽（Page?Slot）來進行管理，每個頁槽的大小等于內存頁面的大小以便于用來存儲從內存換出的頁面。?

大多數的移動設備都使用eMMC接口的閃存作為存儲設備。用閃存作為Swap分區雖然能夠解決內存不足的問題，但使用閃存作為Swap分區仍有兩個主要的問題：1）閃存速度慢且內存和閃存之間的數據傳輸需要I/O調度，讀寫延遲較大；2）閃存擦寫次數有限，若將閃存作為Swap分區，頻繁的換入/換出會大大的降低閃存的使用壽命。?

近幾年，隨著半導體技術的發展，新型非易失存儲器（NVM），包括相變存儲器（PCM），憶阻器（memristor）等，正在受到越來越廣泛的關注。由這些新型NVM所產生的RAM有PCRAM、STT-RAM和RRAM等，我們將這些RAM統稱為非易失性隨機存取存儲器（NVRAM）。?

保存在NVRAM里的數據具有掉電不丟失的特性，即非易失性，NVRAM能像動態隨機存取存儲器（DRAM）一樣按字節尋址，且讀寫性能與DRAM相當。與DRAM相比，它在靜態功耗和可縮性上具有很大的優勢。目前國內外很多學者都提出了用NVRAM替代DRAM，從而使系統具有更低的功耗和擴展性。考慮到NVRAM的優點，參考文獻[1]提出了以NVMRAM作為Swap分區，同時NVRAM直接和內存總線相連，NVRAM與DRAM在系統中處于同一層次。當DRAM不足時，操作系統將不活躍的DRAM頁面通過內存接口拷貝到NVRAM，從而緩解內存的壓力，當需要時，再將這些頁面通過內存接口拷貝到DRAM。?

用NVRAM作為Swap分區雖然具有很多優點，但目前NVRAM都存在耐久型低的缺點，表1給出了幾種NVRAM與DRAM的特性對比。?

表格?1?存儲器性能比較?