[发明专利]用于在请求式页面调度系统中支持虚拟存储器管理的数据压缩方法

说明书

相关申请数据

本申请要求于2006年1月4日提交的美国临时申请序列号60/756,143的权 益，其公开内容全文在此引入以作为参考。

技术领域

本发明总地涉及在根据虚拟存储器管理技术组织的请求式页面调度系统中 进行数据压缩的领域。其特别涉及在计算设备上的存储器管理系统及相应的方 法，所述系统和方法支持用于将由所述计算设备的数据处理单元访问的虚拟地 址空间转换为物理地址空间的虚拟存储器管理和请求式页面调度。

背景技术

由于应用程序大小的日益增加，现代操作系统使用虚拟存储器管理的概念， 通过以下方式来显著地扩展在下面也被称为“主存”或“主存储器”的计算设 备的随机存取存储器(RAM)的可见尺寸，即：利用在例如硬盘驱动器或USB 记忆棒的被称为“交换设备”的永久(非易失性)存储装置上的被称为“辅助 存储器”或“二级存储器”的另一个存储器的存储区来备份RAM。此交换进程 因此允许多任务系统在所述计算设备上运行许多时间分片的进程。例如，运行 在所述计算设备上的一活动进程能够被准许访问可由所述计算设备的数据处理 单元访问的全部虚拟地址空间。空闲进程能够被换出到所述二级存储器，并且 当又轮到它们时保持准备好运行。能够由此数据处理单元访问的虚拟地址空间 典型地被分成页面帧，并且一转换机制被应用来将由运行的进程发出的虚拟地 址引用(reference)变换为包含所述进程所要求的指令或内容数据的物理页面。 当操作系统缺乏物理页面时，近来还没有被使用的页面能够被写到上述交换设 备中。新近可用的页面帧于是能被提供给活动的进程。当稍后一进程需要被高 速缓存在交换设备上的页面帧时，发生页面失效并且不得不从所述交换设备中 将数据取装回来。问题在于，由于页面失效数目的增加，用于其工作区大小不 适应所述主存储器的应用的吞吐量显著地降级。盘存取等待时间通常大约为几 十毫秒，其远长于存储器存取时间，后者通常大约为几十或几百纳秒。因此， 最近的研究已提出压缩存储页面要优于将它们换出到盘。这隐藏了与盘存取有 关联的长的等待时间，因为当页面失效发生时页面必须只是被解压缩。在下文 中也被称为通用术语“存储器管理系统”的这样的压缩存储系统能够以多种方 式来实现，包括诸如举例而言，修改操作系统核心的软件方案，以及诸如举例 而言，压缩的高速缓冲存储器线的硬件实现。前面的方案要求访问核心源代码， 因此也可能不容易跨不同的操作系统来转移(ported)。另一方面，硬件实现也 可能会增加计算设备的成本。

如上所述，虚拟存储器管理技术能够被应用来扩展应用对计算设备的主存 的视图，但其也可以用来实际执行直接来自集成到或连接到所述计算设备的存 储器模块-例如硬盘驱动器或USB记忆棒-的应用程序的机器代码，其在其他 情况下不允许直接执行物理上存储在所述存储器模块中的程序数据。常规地， 利用被分成多个逻辑数据块的二级存储器，每个逻辑数据块包括单个物理数据 块或一个以上的有相等大小的物理数据块，表示数据的最小可读单元，并且当 需要时，从所述二级存储器中请求的数据被复制到所述主存储器。当二级存储 器的存储区中的逻辑数据块被运行在计算设备上的应用的特定进程访问时，该 逻辑数据块被复制到所述主存储器的指定存储区中。为了节省所述二级存储器 的存储容量，要被存储在二级存储器中的数据(例如，要由访问所述主存储器 和所述二级存储器的应用执行的软件程序的机器代码)能够被压缩，可以通过 在将这些数据复制到主存储器时解压缩它们而使之对于访问所述二级存储器的 所有应用都透明。然而，被压缩的数据的大小是未知的，这可能在复制所述数 据时导致问题。能够通过使用一指针(也称为“索引”)来查找被压缩的数据， 所述指针分别指示压缩的逻辑数据块在哪里开始和结束，但所利用的压缩过程 经常(通常在超过全部情况的50％中)导致被压缩的逻辑数据块越过物理块的 边界，这使得需要访问比所需的要多的压缩逻辑数据块以便能够解压缩和复制 单个逻辑数据块。正如从现有技术所知的，应对上述识别的问题的途径是将这 些压缩的逻辑数据块中的一些从二级存储器中高速缓存到主存储器，但是此途 径的有效性是未知的。