[發明專利]在多處理器環境中在多個任務當中分配共享的存儲器

有效

• 申請號: 201711390140.4
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108694125B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: D.G.德雷爾;K.J.溫澤爾;A.R.格龍塞思
• 申請（專利權）人: 西部數據技術公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王珊珊

本公開一般涉及一種用于在多個處理器當中有效地共享有限的存儲器的方法和系統。每個處理器具有本地鏈表。本地鏈表標識被分配給特定處理器的頁面以及對每個所分配的頁面的空閑碼字的數量。另外，本地鏈表包括對每個所分配頁面的下一(多個)空閑碼字的位置。當所有碼字可用時，頁面被認為是空閑的，并且可以被發送回到由所有處理器使用的頁面池。如果在所分配的頁面上有足夠數量的連續的空閑碼字，則新的碼字數據可以被存儲在頁面中。如果在任何所分配的頁面上都沒有足夠數量的連續的空閑碼字，則從頁面池中分配新的頁面。這樣就實現了存儲器資源的高效分配。

技術領域

本公開的實施例一般涉及用于在多個處理器當中高效地共享有限的存儲器的方法和系統。

背景技術

在具有共享的存儲器的多處理器硬盤驅動器(hard disk drive，HDD)或SSD環境中，每個處理器需要以以下限制來分配用于使用的存儲器：(1)已被另一處理器在使用的存儲器不可以被分配給另外的處理器；以及(2)太多的存儲器不可以被分配給任何單獨的處理器。如果將太多的存儲器分配給任何一個處理器，其他處理器可能由于缺乏存儲器而“饑餓”。通常情況下，存儲器被分成固定大小的被稱為頁面的塊。每個處理器當需要頁面時分配頁面。由于不再需要已經被分配給處理器的頁面，所以將該頁面返回到全局頁面池，以便該頁面可以被系統中的任何處理器(重新)使用。

頁面是在諸如SSD設備的存儲器設備中的寫入操作所需的存儲器粒度(granularity)。碼字是針對在諸如SSD設備的存儲器設備中的讀取操作的存儲器粒度。單個讀取操作利用一個或多個碼字。在許多存儲器設備中，頁面大小是碼字大小的倍數。

根據工作負荷，每個處理器可能只需要頁面的一小部分用于處理器正在處理的任務。簡單的解決方案是忽略不需要的頁面的大部分，并且當處理器利用所需的存儲器完成時，將整個頁面返回到池中。對于具有大量可支配的存儲器的系統，只使用頁面的一小部分不是問題。但是，對于更小的嵌入式系統(諸如運行在HDD或SSD上的系統)，通常沒有足夠的高性能存儲器來允許浪費分配的頁面的大部分。特別地，分配存儲器是一種低開銷操作(即，低處理器周期)，并且當前缺乏效率。此外，存儲器的總利用率非常高，其能夠導致效率低下。存儲器的總利用率和存儲器的分配往往是沖突的。

因此，本領域需要一種在多個處理器當中高效利用和分配存儲器的方法和系統。

發明內容

本公開總體上涉及一種用于在多個處理器當中高效地共享有限的存儲器的方法和系統。每個處理器具有本地鏈表。本地鏈表標識被分配給特定處理器的頁面以及每個所分配頁面的空閑碼字的數量。另外，本地鏈表包括每個所分配頁面的下一(多個)空閑碼字的位置。當所有碼字都可用時，頁面被認為是空閑的，并且可以被發送回由所有處理器使用的頁面池。如果在所分配的頁面上有足夠數量的連續的空閑碼字，則新的碼字數據可以被存儲在頁面中。如果在任何所分配的頁面上都沒有足夠數量的連續的空閑碼字，則從頁面池將新的頁面分配給處理器。實現了存儲器資源的高效分配，因為除非在頁面中沒有碼字保持被分配，頁面不被交換回空閑池，這減少了分配和空閑頁面的開銷；在整個頁面被釋放之前，頁面內的碼字能夠被重新使用，從而保持更高的緩沖器的整體利用率；并且隨著碼字被釋放，頁面被添加到碼字連續空閑計數，從而允許進行更大的分配以使得增加整體的緩沖器的利用率。

在本公開中提到“存儲設備”。應該理解，“存儲設備”不限于諸如SSD、HDD或其他存儲器設備的任何特定的存儲設備。相反，應該理解，除非特別說明，否則“存儲設備”將包含任何通用存儲設備的可能性。

在一個實施例中，一種系統包括主機設備；以及耦合到該主機設備的存儲設備。該存儲設備包括多個處理器。每個處理器包括：創建本地鏈表的裝置；從頁面池中分配空閑頁面的裝置；將空閑頁面返回到頁面池的裝置；從頁面分配和釋放碼字的裝置；檢查本地鏈表的裝置；改變本地鏈表中的第一空閑碼字的標識的裝置；以及改變本地鏈表中空閑碼字的數量的標識數量的裝置。存儲設備還包括被耦合到多個處理器中的每個處理器的存儲器設備。