[發明專利]一種基于混合主存架構的高效動態頁面調度方法

有效

• 申請號: 201710371726.X
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107193646B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 張震;付印金;胡谷雨
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50;G06F12/0882
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種基于混合主存架構的高效動態頁面調度方法，應用于采用水平存儲架構的內存控制器，其中的存儲介質包括第一存儲介質和第二存儲介質，其特征在于，

在第一存儲介質和第二存儲介質中分別配置一張用于記錄每個頁面的訪問信息的訪問表，訪問信息包含每個頁面唯一標識的頁號、讀訪問次數以及寫訪問次數，操作系統在響應頁面的訪問請求時會根據請求類型對該頁面的訪問表中讀或寫的訪問次數進行更新，其中，所述頁號能用于識別頁面所位于的存儲介質；

在內存控制器中為第一存儲介質和第二存儲介質各配置一個堆棧，即第一堆棧和第二堆棧，用于記錄其所對應的存儲介質中近期被訪問的頁面的狀態信息，所述狀態信息包含頁號及狀態標記，其中，狀態標記用于反映頁面在近期被訪問的頻率；

根據頁面的狀態標記及在訪問表中記錄的讀寫訪問次數對存儲介質中近期被訪問的頁面實行動態管理，以將寫熱度高的頁面保存在第一存儲介質，讀頻繁的頁面保存在到第二存儲介質；

其中，第一存儲介質是DRAM，第二存儲介質是NVM；

所述頁面的狀態標記包括LIR和HIR，其中，LIR表示近期被頻繁訪問且狀態信息保存在堆棧中的頁面，HIR又分為residentHIR和nonresidentHIR，residentHIR表示近期被訪問次數較少但狀態信息仍然保存在堆棧中的頁面，nonresidentHIR表示狀態信息被淘汰出堆棧的頁面；剛進入堆棧的頁面，都被標記為residentHIR，如果再次被訪問就被標記為LIR；

所述對存儲介質中近期被訪問的頁面實行的動態管理包括：

若訪問的是LIR頁面，不改變其狀態標記，若所述LIR頁面位于棧頂，保持原有狀態，若所述LIR頁面位于棧底，需將該頁面的狀態信息置于棧頂，并對棧底執行剪枝操作；若所述LIR頁面滿足觸發遷移條件，對其進行遷移操作；

若訪問的是residentHIR頁面，將該頁面的狀態標記升級為LIR，若被訪問的residentHIR頁面的狀態信息位于棧頂，保持原有狀態，若被訪問的residentHIR頁面位于棧底，需將該頁面的狀態信息置于棧頂，并對棧底執行剪枝操作；若訪問的是nonresidentHIR頁面，將該頁面的狀態信息壓入堆棧并置于棧頂，同時將該頁面的狀態標記升級為residentHIR，不執行剪枝操作；

在對被訪問且不位于棧頂的LIR頁面和residentHIR頁面進行動態管理的同時，還需要對堆棧執行剪枝操作，將堆棧中一段時間內訪問頻率不高的頁面淘汰出棧，以保證棧底始終是LIR頁面；

所述剪枝操作是指，從棧底開始刪除頁面信息，直到出現LIR頁面為止，然后將該LIR頁的標記修改為residentHIR；

所述遷移操作是指，將所述LIR頁與從另一存儲介質中抽取的替換頁進行位置交換，所述替換頁為冷頁面。

2.如權利要求1所述的高效動態頁面調度方法，其特征在于，觸發頁面遷移的遷移條件是指該頁面在堆棧中記錄的狀態標記是LIR且所對應的訪問表中記錄的讀訪問次數或寫訪問次數達到閾值。

3.如權利要求1所述的高效動態頁面調度方法，其特征在于，對頁面的讀訪問次數和寫訪問次數的統計并不是相互獨立的，在第一存儲介質中響應寫訪問將限制讀訪問次數的累加，在第二存儲介質中響應讀訪問將限制寫訪問次數的統計。

4.如權利要求3所述的高效動態頁面調度方法，其特征在于，對第一存儲介質只關注頁面的讀訪問頻率，對第一存儲介質中頁面進行讀訪問次數的計數方法及觸發遷移操作的條件是：一旦頁面響應了寫請求，就需要將該頁面對應的讀次數置0并重新開始計數，當頁面的讀次數累加超過閾值，該頁面將會被遷移至第二存儲介質中。

5.如權利要求3所述的高效動態頁面調度方法，其特征在于，對第二存儲介質結合讀寫兩方面的信息作為觸發頁面遷移操作的判斷，對第二存儲介質中頁面讀寫訪問次數的計數方法及觸發遷移操作的條件是：當頁面的讀次數累加到一定數值時，需要對寫次數進行減1，當頁面的寫次數累加超過閾值，該頁面將會被遷移至第一存儲介質中。