[发明专利]集群细粒度内存管理方法

权利要求书

1. 一种集群细粒度内存管理方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一.将内存分成两大类区域：第一类是全局共享区，负责尺寸大于等于尺寸阈值的大对象的分配和回收；第二类是每个线程独自的线程本地缓存，用于尺寸小于尺寸阈值的小对象的分配；

线程本地缓存由多个块组组成，每个块组是一个内存对象的空闲链表，且一个块组内的块尺寸全部相等；不同块组之间，块组内的块尺寸关系采用阶梯式的等差关系；

全局共享区包括小对象分配区和全局页缓存；小对象分配区的结构与线程本地缓存相同，且有锁保护；全局页缓存用于处理大对象，且有锁保护；

全局页缓存由多个空闲链表组成，全局页缓存的空闲链表称作页面组；每个空闲链表包含多个元素，全局页缓存的空闲链表的元素是相同尺寸的连续的内存页；第1个页面组的元素的尺寸是1个内存页，第2个页面组的元素的尺寸是2个内存页，以此类推，第255个页面组的元素的尺寸是255个内存页，但第256个页面组的元素的尺寸是大于等于256个内存页。

2.如权利要求1所述的集群细粒度内存管理方法，其特征在于：

线程本地缓存中不同块组之间，块组内的块尺寸阶梯式的等差关系具体为：对较小的尺寸相差8个字节，略大一点的尺寸相差16个字节，然后相差32个字节，直至最大的尺寸相差间隔为256个字节。

3.如权利要求1所述的集群细粒度内存管理方法，其特征在于：区分大对象和小对象的尺寸阈值为32KB。

4.如权利要求1、2或3所述的集群细粒度内存管理方法，其特征在于：步骤一之后，还包括下述步骤：

步骤二.针对应用程序申请的内存进行内存分配，包括：

首先判断所申请的内存大小是否大于等于尺寸阈值；

若大于等于尺寸阈值，则进行步骤a；否则，进行步骤b；

a.大对象的分配：

a-1.将所需分配的尺寸，按4K的粒度向上圆整，设圆整后的大对象尺寸size=m*4K；m为正整数；

a-2.对全局共享区的全局页缓存加锁；

a-3.记p=max{2*m,256}，判断页面组m的空闲链表是否为空；

    若不空，则直接删除该链表的第一个元素并将其返回；

    若为空，判断页面组p的空闲链表是否为空；

若不空，则删除该链表的第一个元素得到连续的p个内存页，将该连续的p个内存页拆分成连续的m个页面和(p-m)个页面，分别插入到页面组m和页面组(p-m)中，重复步骤a-3；

若为空，则直接向操作系统申请连续的m个内存页，将该连续的m个内存页添加到页面组m后，重复步骤a-3；

a-4.释放全局共享区的全局页缓存的锁；

b.小对象的分配，对应线程本地缓存；

b-1.将所需分配的尺寸向上圆整到最接近的块组内块的尺寸，设尺寸为size′，且相对应的块组为块组k；

b-2.判断块组k的空闲链表是否为空；

    若不空，则删除该空闲链表的第一个元素并将其返回；

    若为空，则需要对全局共享区进行操作；

      对全局共享区的小对象分配区申请加锁；

      判断全局共享区中小对象分配区的块组k是否为空；

若不空，则从该块组中转移若干元素到线程本地缓存的块组k中，释放全局共享区的小对象分配区的锁，重复步骤b-2；

若为空，则向全局页缓存申请new_size=max{size′*2,尺寸阈值}大小的大对象；申请成功后将该大对象拆分成若干个大小为size′的小对象，添加到全局共享区的小对象分配区的块组k中，释放全局共享区的小对象分配区的锁，重复步骤b-2。

5.如权利要求4所述的集群细粒度内存管理方法，其特征在于：步骤二之后，还包括下述步骤：

步骤三.内存的释放；

首先判断释放的内存是否大于等于尺寸阈值；

若大于等于尺寸阈值，则进行步骤a′；否则，进行步骤b′；

a′.大对象的释放；

a′-1.申请对全局共享区中的全局页缓存加锁；

a′-2.判断全局页缓存的总空间是否超过设定空间阈值，若超过，直接将大对象释放给操作系统；否则，将待释放的内存添加回相对应的全局页缓存的页面组；

a′-3.对全局页缓存解锁；

b′.小对象的释放；

b′-1.判断线程本地缓存的空间占用是否超过设定的空间阈值；

b′-2.若未超过，则直接将小对象添加回相对应的块组中，结束释放流程；否则，继续下一步；

b′-3.超过阈值时，需要将小对象释放到全局共享区，具体如下所述：

申请对全局共享区的小对象分配区加锁；

将小对象添加到全局共享区中小对象分配区的对应块组中；

判断小对象分配区的总大小是否超过设定的阈值，若未超过，则直接释放锁，并结束释放流程；

超过阈值时，扫描小对象分配区的所有小对象并排序；

将所有能合并成一个大对象的小对象，从小对象分配区中删除，并合并成一个大对象；

将该大对象释放到全局页缓存当中；

释放小对象分配区的锁，结束释放流程。