[發明專利]提高內存透明大頁性能的方法、裝置及用戶設備、存儲介質

有效

• 申請號: 202011601658.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112596913B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 蔡云龍
• 申請（專利權）人: 海光信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供一種提高內存透明大頁性能的方法、裝置及用戶設備、存儲介質。所述方法包括：內存管理單元MMU將其管理的內存空間分為普通頁區域和透明大頁區域；所述內存管理單元MMU獲取內存分配請求；根據所述內存分配請求，為應用程序分配不同類型的內存頁面，同時為所述內存頁面生成對應的頁表及快速查找頁表TLB。本發明能夠增加內存管理的靈活性，從而提高內存利用率。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種提高內存透明大頁性能的方法、裝置及用戶設備、存儲介質。

背景技術

內存管理(Memory Management)是操作系統設計中最重要和最復雜的內容之一。雖然計算機硬件一直在飛速發展，內存容量也在不斷增長，但是仍然不可能將所有用戶進程和系統所需要的全部程序和數據放入內存中，所以操作系統必須將內存空間進行合理地劃分和有效地動態分配。

內存管理單元(MMU)位于處理器內核和連接高速緩存以及物理存儲器的總線之間。當處理器內核取指令或者存取數據的時候，都會提供一個有效地址或者稱為虛擬地址。有效地址不需要和系統的實際硬件物理地址相匹配，而是通過MMU將有效地址映射成對應的物理地址，以訪問指令和數據。

每條MMU匹配規則所對應的存儲器的大小定義為頁。頁的大小通常設定為不會對程序的性能造成顯著影響的最小的程序和代碼的長度。當暫時不使用物理內存的內容時，可將其保存到硬盤等外部存儲器里，將其空間用于其他程序，這個操作為內存頁換出swap；當再次使用這部分內容時再從外部存儲器寫回到實際物理內存中。通常的頁設定為x86中為4kB，Arm64中常用4kB或64kB。

為了加快MMU規則匹配的處理過程，有效地址和實際物理地址的對應表通常保存在一塊單獨的高速緩存中，稱為旁路轉換緩沖(Translation Lookaside Buffer，TLB，或稱快表)，TLB和實際物理存儲器可以同時進行并行的訪問。有效地址的高位作為在TLB進行匹配查找的依據，而有效地址的低位作為頁面內的偏址。但是TLB容量較小，只能容納很少的條目。

目前常見操作系統，內存頁面的默認大小被設置為4kB，雖然原則上內存頁面大小是可配置的。在Linux操作系統上運行內存需求量較大的應用程序時，由于其采用的默認頁面大小為4kB，因而將會產生較多TLB未命中和缺頁中斷，從而大大影響應用程序的性能。當操作系統以2MB甚至更大(比如1GB，不同的系統可能支持更多的種類)作為分頁的單位時，將會大大減少TLB丟失Miss和缺頁中斷的數量，顯著提高應用程序的性能。這也正是Linux內核引入大頁支持的直接原因。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下技術問題：當應用僅需要少量字節時就分配一個2MB的大頁，會導致內存巨大的浪費。

發明內容

本發明提供提一種提高內存透明大頁性能的方法、裝置及用戶設備，能夠提高內存透明大頁性能的方法、裝置及用戶設備、存儲介質，能夠增加內存管理的靈活性，從而提高內存利用率。

一方面，提供一種提高內存透明大頁性能的方法，包括：

內存管理單元MMU將其管理的內存空間分為普通頁區域和透明大頁區域；

所述內存管理單元MMU獲取內存分配請求；

根據所述內存分配請求，為應用程序分配不同類型的內存頁面，同時為所述內存頁面生成對應的頁表及快速查找頁表TLB。

可選的，所述內存管理單元MMU將其管理的內存空間分為普通頁區域和透明大頁區域的步驟之前，

所述方法還包括：所述內存管理單元MMU在預定位置的寄存器上設置區隔參數值HPZ，所述區隔參數值HPZ用于標識內存的普通頁區域與透明大頁區域之間的分隔點位置的地址。