[發明專利]一種考慮制程差異的持久內存的分配方法

在審

• 申請號: 202111242108.8
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113971091A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 陳咸彰;馮筱柳;劉鐸;譚玉娟;任驁;汪成亮;喬磊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F3/06
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發明涉及內存分配技術領域，具體公開了一種考慮制程差異的持久內存的分配方法，包括步驟：將整個持久內存空間劃分為大小相等的內存域，同一內存域具有相同的耐久性；結合不同內存域的耐久性，將整個持久內存空間劃分為多個批次，不同批次中的頁面設置有不同的分配優先級；在每個批次中，將最大可用內存段相同的頁面用鏈表組織在一起成為一個桶，而得到不同的桶；在分配內存時，先分配優先級最高的批次，再在最優適配的桶中分配內存單元。最后將被分配了內存單元的頁面放回到合適的批次和桶中。本發明充分考慮了頁面之間和頁面內部的磨損均衡，能夠感知耐久差異，做到每一個頁面的內存單元都能夠被均勻地磨損，可最大程度地提高PM的使用壽命。

技術領域

本發明涉及內存分配技術領域，尤其涉及一種考慮制程差異的持久內存的分配方法。

背景技術

持久內存(Persistent Memory，PM)具有低延遲、高密度、大容量等優點，是動態隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的潛在替代對象。然而，與DRAM相比，PM的壽命遠遠不及DRAM。同時，PM內存單元具有巨大的制程差異，即電路的變化，例如底部電極接觸直徑、加熱器厚度和存取晶體管長度。因此，持久內存單元的編程電流會發生變化，導致了持久內存單元的耐久性在生產過程中會發生變化，從而產生相對較弱和較強的內存單元，制程差異會帶來PM頁面間的耐久不均衡，使PM某些內存單元過早老化，導致其壽命更短。

內存分配器主要用于分配物理內存或虛擬內存，其目的在于對內存空間的管理和回收?；赑M耐久低的特性，現有的持久內存分配器會設計磨損均衡機制來延緩PM的老化。但大多數現有的PM內存分配忽略了頁內磨損均衡，導致有些內存單元被磨損嚴重，仍然會減少PM設備的使用壽命。還有的磨損均衡的PM內存分配器不能感知存儲單元的耐久差異，其磨損均衡算法并不一定能使其磨損得更均衡。因為不能感知耐久差異的磨損均衡算法可能導致耐久低的內存單元被過度磨損，也會導致PM的使用壽命被明顯縮短。

發明內容

本發明提供一種考慮制程差異的持久內存的分配方法，解決的技術問題在于：如何在對持久內存進行內存分配時，克服持久內存的制程差異所帶來的耐久不均衡的問題，使得各個內存單元被均勻磨損，以充分延長PM的使用壽命。

為解決以上技術問題，本發明提供一種考慮制程差異的持久內存的分配方法，包括步驟：

S1、將整個持久內存空間劃分為大小相等的內存域，同一內存域具有相同的耐久性，而不同內存域具有不同的耐久性；

S2、結合不同內存域的耐久性，將整個持久內存空間根據其磨損情況劃分為多個批次，不同批次中的頁面根據其與磨損率上界的距離設置有不同的分配優先級；

S3、在每個批次中，將最大可用內存段相同的頁面用鏈表組織在一起成為一個桶，而得到該批次中不同最大可用內存段所對應的不同的桶；

S4、在分配內存單元時，先分配優先級最高的批次，再在最優適配的桶中分配內存單元，最后將被分配了內存單元的頁面放回到合適的批次和桶中。

進一步地，在步驟S2中，頁面與磨損率上界的距離定義為頁面到磨損率上界的可磨損次數wt，計算方式為：

其中，T表示所有頁面統一的磨損率上界，E_max和E_min分別表示持久內存空間中耐久最大和最小的內存域的磨損次數的理論上限，D_num表示內存域的數量，D_x表示該頁面所在內存域的序號，C表示該頁面的平均磨損次數。

進一步地，在所述步驟S2中，還包括步驟：