[發明專利]一種進程調度方法

有效

• 申請號: 202011186942.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112214302B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 劉磊;楊勝杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明提供了一種進程調度方法，首先，檢測NVM上頁面的使用情況，并判斷NVM是否有遠程內存訪問情況發生，確定是否進行進程遷移操作以減少遠程內存訪問。然后，通過判遠程非易失性內存訪問占總NVM內存訪問的比例來選擇合適的進程遷移機會。本發明還綜合考慮了NVM上頁面熱度的信息，盡量保證熱頁面的訪問速度。

技術領域

本發明涉及多處理器計算機領域，具體涉及使用非易失性內存的多處理器計算機，更具體涉及一種在使用非易失性內存的多處理器計算機中減少遠程非易失性內存訪問的進程調度方法。

背景技術

非易失性內存((Non-Volatile?Memory，簡稱NVM)是指當電流關掉后，所存儲的數據不會消失的電腦存儲器。非易失性內存中，根據存儲器內的數據是否能在使用電腦時隨時改寫，可分為只讀存儲器ROM和閃存(Flash?memory)。非易失性內存不僅比動態隨機存儲器(Dynamic?RAM，簡稱DRAM)提供更大的容量，還展現出良好的訪存延遲、字節尋址能力和數據的持久性。因此，在不久的將來，非易失型內存將在體系結構中被普遍使用。例如，阿里云使用Intel推出的傲騰持久化內存模塊(Optane?DC?PMM)作為后端存儲介質。

在NVM出現之前，文件數據通常存放在磁盤上。為了緩解磁盤和DRAM之間的延遲間隔，操作系統實現了頁面緩存機制，將一部分常用的數據從磁盤加載到內存中。頁面緩存機制有效的提高了整體性能，也給多處理器(CPU)的計算機帶來了新的挑戰，即如何縮短從處理器到DRAM的訪問路徑。這是因為，多處理器計算機中每組處理器都有自己的內存，訪問本地內存要比訪問其他內存(即遠程訪問內存)的速度快。為了降低遠程訪問內存的開銷，多處理器的計算機通常使用非統一內存訪問架構(Non-Uniform?Memory?AccessArchitecture，簡稱NUMA架構)，該架構保證無論用戶進程位于哪個節點上，數據都可以從磁盤加載到最靠近用戶進程的DRAM上，使用戶進程訪問的數據位于本地內存中，提高了內存訪問速度。

為了充分利用NVM的非易失性，基于NVM的文件系統通常會提供直接訪問接口(Direct?Access，簡稱DAX)，通過該接口，用戶進程可以使用load/store指令，將存放在NVM上的文件直接映射到其地址空間并訪問文件內容。這樣做繞過了頁面緩存和塊I/O軟件堆棧，操作系統無需將文件數據復制到DRAM中，從而可以更快地訪問NVM。然而，繞過DRAM也帶來了額外的遠程內存訪問風險。由于NVM所處的節點通常是固定的，一旦操作系統將用戶進程調度到NVM所在節點之外的其他節點，必然會引發遠程內存訪問，導致額外的時間開銷。

在現有的進程調度技術中，代表性的工作是Ingo?Molnar提出的完全公平調度機制(Completely?Fair?Scheduler，簡稱CFS)，該機制在真實的硬件上建模了一個理想的多任務的CPU，并記錄下每一個任務對CPU的使用情況，CFS總是選擇消耗CPU資源最少的任務來運行。但是，這個方法僅考慮對單個CPU考慮調度策略，沒有考慮到多CPU的計算機。NickPiggin等人引入了Scheduling?Domain解決方案，負責在不同CPU上進行負載均衡的線程調度，但是這種方法并沒有考慮到CPU訪問本地內存和外部內存的速度差異，從而導致了潛在遠程訪問風險，并且，NVM讀寫不均衡的特性加深了遠程內存訪問給系統帶來的內存傷害。到目前為止，還沒有方法可以減少NVM引起的遠程內存訪問風險。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題，提供一種進程調度方法，包括：

步驟1，獲取當前進程訪問的每個NVM的頁面信息，所述頁面信息至少包括：每個NVM對應的NUMA節點號、進程所訪問的每個NVM的頁面總數、每個NVM的熱頁面數量；

步驟2，根據所述進程訪問的NVM的頁面信息判斷所述進程是否發生遠程非易失性內存訪問；

步驟3，在判斷出所述進程發生遠程非易失性內存訪問時，根據所述進程訪問的NVM的頁面信息確定是否遷移所述進程。