[發(fā)明專利]基于非易失性內(nèi)存的新型混合內(nèi)存垃圾回收方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010171263.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN111309645B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雁飛;吳明瑜;臧斌宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F12/02
• 分類號(hào): G06F12/02;G06F9/50;G06F16/2455
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種基于非易失性內(nèi)存的新型混合內(nèi)存垃圾回收方法及系統(tǒng)，包括：步驟1：當(dāng)托管運(yùn)行時(shí)無可用內(nèi)存時(shí)，觸發(fā)內(nèi)存垃圾回收；步驟2：對(duì)內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行劃分，初始化內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)；步驟3：在內(nèi)存垃圾回收過程中，更新每個(gè)內(nèi)存區(qū)域的數(shù)據(jù)信息；步驟4：將數(shù)據(jù)信息寫入到非易失性內(nèi)存中，并清理使用到的易失性內(nèi)存緩存。本發(fā)明使用極少的易失性內(nèi)存用作非易失內(nèi)存的緩存，加快了內(nèi)存數(shù)據(jù)讀請(qǐng)求；通過異步地將緩存中的數(shù)據(jù)寫入到非易失內(nèi)存，提高了非易失性內(nèi)存上垃圾回收的性能；對(duì)可能同時(shí)訪問的數(shù)據(jù)進(jìn)行存放位置的重分配，利用了非易失內(nèi)存連續(xù)局部訪問更快的特性，從而提高了程序的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)存管理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于非易失性內(nèi)存的新型混合內(nèi)存垃圾回收方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

非易失性內(nèi)存是一種新型的計(jì)算機(jī)內(nèi)存。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)存一旦斷開電源，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)會(huì)被清除；而在非易失性內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，即使內(nèi)存設(shè)備的電源被斷開，也能保證不會(huì)失效，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的持久化保存。同時(shí)除了能夠持久化保存數(shù)據(jù)，非易失性內(nèi)存還能夠像易失性內(nèi)存一樣支持字節(jié)尋址，這為使用非易失性內(nèi)存來輔助甚至代替易失性內(nèi)存帶來了進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)。同時(shí)相比于易失性內(nèi)存，非易失性內(nèi)存的密度也高，單位容量?jī)r(jià)格更低。但這些優(yōu)點(diǎn)帶來的后果就是非易失性內(nèi)存在的訪問延遲更高，數(shù)據(jù)帶寬更低。

程序?qū)?nèi)存的資源管理可以分為兩類：一類是由開發(fā)程序的程序員手動(dòng)進(jìn)行內(nèi)存管理；另一類是由一個(gè)程序，通常叫托管運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行管理管理。是否自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)存管理是由選擇的編程語言決定。目前在云環(huán)境下，自動(dòng)內(nèi)存管理的語言，如Java，Scala等，被大量的使用。

在自動(dòng)內(nèi)存管理中，至關(guān)重要的一點(diǎn)是如何進(jìn)行內(nèi)存的回收，通常稱為內(nèi)存的垃圾回收。內(nèi)存垃圾回收中，有兩個(gè)需要主要考慮的方面：一是如何識(shí)別出有效數(shù)據(jù)；二是如何處理這些有效數(shù)據(jù)。在第一點(diǎn)中，垃圾回收器會(huì)對(duì)內(nèi)存中大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，涉及到大量的隨機(jī)的內(nèi)存讀請(qǐng)求。在第二點(diǎn)中，垃圾回收器通常會(huì)將有效數(shù)據(jù)復(fù)制到一段新的內(nèi)存空間中，涉及到大量的內(nèi)存寫請(qǐng)求。

由于傳統(tǒng)的垃圾回收器主要是針對(duì)易失性內(nèi)存進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒有考慮到非易失性內(nèi)存的新特性，造成了非易失內(nèi)存上的內(nèi)存垃圾回收延遲高、效率低，影響了非易失內(nèi)存在自動(dòng)內(nèi)存管理語言上的使用。

專利文獻(xiàn)CN110018966A(申請(qǐng)?zhí)枺?01810020423.8)公開了一種存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、主機(jī)及數(shù)據(jù)操作、垃圾回收方法，所述存儲(chǔ)系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器和主機(jī)，所述存儲(chǔ)器包括：管理單元，用于實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)介質(zhì)相關(guān)的處理邏輯；基于對(duì)象的訪問接口，供主機(jī)通過所述訪問接口對(duì)所述存儲(chǔ)器執(zhí)行對(duì)象操作；所述主機(jī)包括：存儲(chǔ)控制單元，用于實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)布局相關(guān)的存儲(chǔ)邏輯，通過所述基于對(duì)象的訪問接口執(zhí)行對(duì)象操作。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于非易失性內(nèi)存的新型混合內(nèi)存垃圾回收方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于非易失性內(nèi)存的新型混合內(nèi)存垃圾回收方法，包括：

步驟1：當(dāng)托管運(yùn)行時(shí)無可用內(nèi)存時(shí)，觸發(fā)內(nèi)存垃圾回收；

步驟2：對(duì)內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行劃分，初始化內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)；

步驟3：在內(nèi)存垃圾回收過程中，更新每個(gè)內(nèi)存區(qū)域的數(shù)據(jù)信息；

步驟4：將數(shù)據(jù)信息寫入到非易失性內(nèi)存中，并清理使用到的易失性內(nèi)存緩存。

優(yōu)選地，所述內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)包括：總的數(shù)據(jù)量和易失性緩存的位置。

優(yōu)選地，所述步驟3包括：在內(nèi)存垃圾回收過程中，每當(dāng)一個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)量達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)，創(chuàng)建并切換使用易失性存儲(chǔ)器，將易失性存儲(chǔ)器作為非易失性內(nèi)存上的數(shù)據(jù)的緩存。

優(yōu)選地，所述步驟4包括：將所有數(shù)據(jù)先寫入到一個(gè)易失性存儲(chǔ)器的緩存中，再異步地寫回到非易失性內(nèi)存中。