[發明專利]一種面向異構內存的可重構內存管理系統

有效

• 申請號: 201610990999.8
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN106598483B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 吳松;周放;金海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種面向異構內存的可重構內存管理系統，包括：頁面管理模塊、管理策略模塊、決策管理模塊以及策略轉換模塊：所述頁面管理模塊，用于負責頁面分配和頁面遷移操作；所述管理策略模塊，用于保存預設的內存管理策略集，并根據操作系統當前運行的內存管理策略，對頁面分配和頁面遷移操作進行處理；所述決策管理模塊，用于接收策略轉換請求，經過處理后形成策略轉換決策；所述策略轉換模塊，用于響應所述策略轉換決策，將當前運行的內存管理策略向與所述策略轉換決策對應的目標內存管理策略進行轉換。將原來由內存控制器負責的相關功能轉交給操作系統，從而使得異構內存系統的架構和管理策略更加靈活，可以根據應用特征進行動態調整。

技術領域

本發明屬于計算機技術領域，更具體地，涉及一種面向異構內存的可重構內存管理系統。

背景技術

非易失性存儲器(Nonvolatile Memory，NVM)是一類新型存儲介質，以相變化內存(Phase Change Memory，PCM)、自旋轉移力矩隨機內存(Spin Transfer Torque RandomAccess Memory，STT-RAM)、電阻式隨機內存(Resistive Random Access Memory，ReRAM)和憶阻器為代表。與目前常用的靜態隨機存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)和動態隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)相比，其具有按位存取能力、斷電后數據不丟失、存儲密度大、靜態功耗低、動態功耗高、可擴展性強等特征；但是相較于DRAM，NVM通常又有著相近的讀延遲，慢一個或幾個數量級的寫延遲，以及寫入次數限制等，在性能上有一定的劣勢。

然而單獨使用NVM作為系統內存使用存在很多缺陷，無法達到當今計算機內存系統的要求。因此出現了將DRAM與NVM一起連接到內存總線上以構成異構內存的方式，從而可以結合兩者的優勢，具有大容量、高性能、非易失性的特征。在異構內存系統中，連接到內存總線上的DRAM和PCM分別由各自的內存控制器負責，上層總控制器統一負責各內存系統中數據的調度。異構內存系統在相同的物理架構上，其實現的邏輯架構有并列架構和緩存架構兩種方式。

異構內存系統的理論最佳性能是整個異構內存系統能夠實現DRAM器件的性能、PCM器件的容量。為了達到這一目的，研究人員基于兩種邏輯架構，結合異構內存特性，如NVM讀快寫慢、壽命限制、靜態功耗低、動態功耗高等，進行了許多的管理策略研究。然而在具體使用中，任何一種架構與管理策略都存在著一定的適用范圍，若應用在不合適的架構或管理策略上運行時，會導致對NVM的讀寫次數增多、頁面在DRAM與NVM間頻繁遷移、內存帶寬競爭等問題，出現嚴重的性能損失與功耗開銷，其性能甚至會低于僅使用NVM器件時的性能，相應的也會導致相當大的功耗開銷與NVM的壽命降低。

目前可以通過對內存管理策略或者架構進行大幅度調整來改善系統中的性能損失問題。但是由于現有的內存架構與管理策略與內存控制器存在緊密關聯，導致調整操作很難進行，且無法快速實現。因此，如何能夠對現有架構或管理策略實現快速、低開銷地進行靈活的調整是業界亟需解決的難題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種面向異構內存的可重構內存管理系統，其目的在于使得對異構內存系統的架構和管理策略的調整更加靈活，可以根據內存使用狀態信息以及應用特征進行動態調整，由此解決現有內存系統的架構及管理策略難以根據應用訪存特征進行動態調整的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種面向異構內存的可重構內存管理系統，其特征在于，包括：頁面管理模塊、管理策略模塊、決策管理模塊以及策略轉換模塊：

所述頁面管理模塊與所述管理策略模塊以及所述策略轉換模塊相連；

所述管理策略模塊與所述策略轉換模塊相連；

所述策略轉換模塊與所述決策管理模塊相連；