[發明專利]一種Linux分頁替換方法及系統

在審

• 申請號: 201711326201.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108089998A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 劉璧怡;周恒釗;郭美思
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: G06F12/123
• 分類號: G06F12/123
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

本發明涉及計算機技術領域，提供一種Linux分頁替換方法及系統，方法包括：當需要分頁替換時，將活躍LRU鏈表中的符合條件的分頁加入到非活躍LRU鏈表中；根據重新分頁表，計算得到替換比例，判斷重新分頁速度；當計算性分頁的重新分頁速度快時，從非活躍非計算性分頁LRU鏈表中，選取其中的一個非計算性分頁作為替換分頁；當非計算性分頁的重新分頁速度快時，從非活躍計算性分頁LRU鏈表和非活躍計算性分頁LRU鏈表中，同時選取計算性分頁和非計算性分頁，并將選取的計算性分頁或非計算性分頁作為替換分頁，從而實現根據不同負載類型進行靈活的分頁替換，減少系統的抖動，提高系統性能。

技術領域

本發明屬于計算機技術領域，尤其涉及一種Linux分頁替換方法及系統。

背景技術

Linux基于分頁技術對內存進行管理，鑒于內存資源的重要性和有限性，應用程序開始運行時，需要的數據并不全部載入內存中，而是只載入一部分，隨著程序的運行，當訪問到的數據不在內存中時，則產生缺頁中斷，把需要的數據從磁盤讀到內存中，這種類型的內存稱為文件緩存；在程序運行過程中產生的臨時數據、堆、棧數據等也占用一部分內存，這些內存稱為匿名內存。隨著系統的運行，內存的可用容量逐漸變小，此時需要把系統中一些分頁從內存中替換出去，如何選擇要替換的分頁是一個關鍵問題，分頁挑選不當，則會引起系統抖動，影響系統性能。

目前，Linux的分頁替換機制使用LRU(最近最久未使用)算法，對兩種不同的內存類型建立LRU隊列，當需要進行分頁替換的時候，根據系統預設的比例分別從兩個LRU鏈表中選擇符合條件的最近最久未訪問的頁面進行替換，其中匿名內存換出到swap交換區，文件緩存根據是否修改標志，回寫到相應的磁盤文件中。但是，這種LRU算法不能區分應用類型，不能根據不同的負載類型進行靈活的分頁替換，對于不同類型的應用，發生系統預設比例不當，造成系統性能損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Linux分頁替換方法，旨在解決現有技術中LRU算法不能區分應用類型，不能根據不同的負載類型進行靈活的分頁替換，對于不同類型的應用，發生系統預設比例不當，造成系統性能損耗的問題。

本發明是這樣實現的，一種Linux分頁替換方法，所述方法包括下述步驟：

當需要分頁替換時，根據預先設置的分頁的分類屬性，對各個LRU鏈表進行掃描，將活躍LRU鏈表中的符合條件的分頁加入到非活躍LRU鏈表中；

根據重新分頁表，計算得到計算性分頁和非計算性分頁的替換比例，判斷計算性分頁和非計算性分頁的重新分頁速度，所述重新分頁表用于記錄計算性分頁和非計算性分頁的重新分頁次數；

當計算性分頁的重新分頁速度快時，判定應用類型屬于計算密集型，并從預先生成的非活躍非計算性分頁LRU鏈表中，根據LRU算法選取其中的一個非計算性分頁作為替換分頁；

當非計算性分頁的重新分頁速度快時，判定應用類型屬于I/O密集型，并從預先生成的非活躍計算性分頁LRU鏈表和非活躍計算性分頁LRU鏈表中，根據LRU算法以及分頁替換比例同時選取計算性分頁和非計算性分頁，并將選取的計算性分頁或非計算性分頁作為替換分頁。

作為一種改進的方案，所述方法還包括下述步驟：

將應用負載類型劃分為計算密集型和I/O密集型；

對每一個分頁增加一個分類屬性，將分頁分為計算性分頁和非計算性分頁。

作為一種改進的方案，在程序運行過程中產生的匿名內存屬于所述計算性分頁；

根據文件是否包含相應進程的可執行文件，文件緩存為計算性分頁或非計算性分頁。

作為一種改進的方案，所述方法還包括下述步驟：