[發明專利]一種面向共享內存式協處理器的堆內存管理方法和裝置

有效

• 申請號: 202210131446.2
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114185687B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張昂;廖湘科;崔英博;楊燦群;黃春;唐滔;彭林;夏澤宇;郭逸飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F15/167
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 李楊

本申請涉及一種面向共享內存式協處理器的堆內存管理方法和裝置。所述方法包括：在執行協處理端程序前，通過第一接口函數申請一片較大的連續堆內存空間，將申請的堆內存空間的虛地址轉換為物理地址，并將物理地址傳遞至協處理器端程序，并將申請的堆內存空間分別組織為可用鏈表和已分配鏈表；在協處理器端程序申請內存使用時，通過第二接口函數從可用鏈表頭開始尋找第一塊大小可用的內存分配，并將新分配的內存加入已分配鏈表的鏈表尾；在協處理器端程序執行過程中，通過第三接口函數釋放協處理器端堆內存空間，并將新釋放的內存加入可用鏈表；在協處理器端程序執行完畢后，通過第四接口函數根據虛地址清理協處理器堆內存空間。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，特別是涉及一種面向共享內存式協處理器的堆內存管理方法和裝置。

背景技術

異構計算以其高性能、高能效的特點在高性能計算領域得到不斷發展，涌現出越來越多的協處理器，如GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理單元）、FPGA（Field-programmable Gate Array，現場可編程邏輯門陣列）等等。通常協處理器以PCIe（Peripheral Component Interconnect Express，快速外圍組件互連）外設的形式連接到主機端CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）上，且擁有自身獨立的存儲單元，無法直接與CPU共享內存，屬于分離內存式協處理器。分離內存式協處理器在編程時需要顯式地將數據在內存和協處理器的存儲空間之間進行搬運，增加了編程的難度和程序執行中的開銷。

針對以上問題，共享內存式協處理器直接在片內通過高速總線與CPU連接，能夠實現與CPU共享內存，編程時無需進行數據搬運，避免了分離內存式協處理器的顯式數據搬運開銷，提高了協處理器的可編程性和程序性能。

程序運行過程中的數據主要存儲在內存中，其中有的數據占用空間大小能夠在程序編譯時確定，而有的數據大小要到程序運行時才能確定，需要在運行過程中動態申請和釋放內存空間。共享內存式協處理器與CPU都可以直接訪問內存，其中CPU端能夠獨立運行操作系統，具有虛實地址轉換和動態堆內存管理的能力，能夠實現動態內存申請和釋放功能。但是現有的共享內存式協處理器上無法運行操作系統，不具備虛實地址轉換的能力，只能識別物理地址。因此，協處理器本身也不具有動態內存管理能力，無法滿足對協處理器端使用動態內存的需求。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠實現協處理器動態內存管理能力的面向共享內存式協處理器的堆內存管理方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

一種面向共享內存式協處理器的堆內存管理方法，所述方法包括：

獲取協處理器要申請的協處理器堆內存空間大小信息，根據所述協處理器堆內存空間大小信息通過第一接口函數申請堆內存空間，將申請的所述堆內存空間的虛地址轉換為物理地址，并將所述物理地址傳遞至協處理器端程序；

通過所述第一接口函數將所述申請的堆內存空間分別組織為可用鏈表和已分配鏈表；

在協處理器端程序申請內存使用時，通過第二接口函數從可用鏈表頭開始尋找第一塊大小可用的內存分配，并將新分配的內存加入所述已分配鏈表的鏈表尾；

在協處理器端程序執行過程中，通過第三接口函數釋放協處理器端堆內存空間，并將新釋放的內存加入所述可用鏈表；

在協處理器端程序執行完畢后，通過第四接口函數根據所述虛地址清理協處理器堆內存空間。

在其中一個實施例中，還包括：通過所述第一接口函數初始化可用鏈表和已分配鏈表；所述可用鏈表和所述已分配鏈表的每個節點存儲的信息包括：當前節點的內存大小，指向下一節點的指針next；

將所述可用鏈表的可用鏈表頭指針指向所述物理地址；

將所述已分配鏈表的可分配鏈表頭指針賦值為空。