[发明专利]一种存储器交换分区损耗的均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于移动设备中的存储技术领域，具体涉及一种存储器交换分区损耗的均衡方法。 

背景技术

随着移动微处理器和移动操作系统的发展，移动设备（例如智能手机，平板等）越来越普及，针对移动设备设计的应用功能越来越强大。这些功能丰富的应用一方面能帮助提高移动设备的用户体验，另一方面却需要更多的内存资源，存储资源。在现在的所有的移动设备中，都使用随机存取存储器（DRAM）作为内存。通过增加DRAM的大小，在一定程度上可以满足应用程序对内存资源的需求。但DRAM的增加会导致成本的上升，且DRAM耗电量大（，最多可占整个系统功耗的30%），电池消耗快，同样影响用户体验。 

Android操作系统是基于Linux kernel的操作系统，Linux kernel提供了通过交换分区（Swap分区）的方法来解决内存资源不足的问题。当内存资源不足时，操作系统会将一些不经常使用的内存页面放到Swap分区，从而减少对内存的占用。传统的Swap机制使用磁盘或闪存等块设备（ Block Device）作为Swap分区，当内存资源紧张时，操作系统将一些不活跃的内存页面写回到磁盘或闪存，它们之间的数据传输由I/O驱动程序负责。Swap分区通常被划分为页槽（Page Slot）来进行管理，每个页槽的大小等于内存页面的大小以便于用来存储从内存换出的页面。 

大多数的移动设备都使用eMMC接口的闪存作为存储设备。用闪存作为Swap分区虽然能够解决内存不足的问题，但使用闪存作为Swap分区仍有两个主要的问题：1）闪存速度慢且内存和闪存之间的数据传输需要I/O调度，读写延迟较大；2）闪存擦写次数有限，若将闪存作为Swap分区，频繁的换入/换出会大大的降低闪存的使用寿命。 

近几年，随着半导体技术的发展，新型非易失存储器（NVM），包括相变存储器（PCM），忆阻器（memristor）等，正在受到越来越广泛的关注。由这些新型NVM所产生的RAM有PCRAM、STT-RAM和RRAM等，我们将这些RAM统称为非易失性随机存取存储器（NVRAM）。 

保存在NVRAM里的数据具有掉电不丢失的特性，即非易失性，NVRAM能像动态随机存取存储器（DRAM）一样按字节寻址，且读写性能与DRAM相当。与DRAM相比，它在静态功耗和可缩性上具有很大的优势。目前国内外很多学者都提出了用NVRAM替代DRAM，从而使系统具有更低的功耗和扩展性。考虑到NVRAM的优点，参考文献[1]提出了以NVMRAM作为Swap分区，同时NVRAM直接和内存总线相连，NVRAM与DRAM在系统中处于同一层次。当DRAM不足时，操作系统将不活跃的DRAM页面通过内存接口拷贝到NVRAM，从而缓解内存的压力，当需要时，再将这些页面通过内存接口拷贝到DRAM。 

用NVRAM作为Swap分区虽然具有很多优点，但目前NVRAM都存在耐久型低的缺点，表1给出了几种NVRAM与DRAM的特性对比。 

表格 1 存储器性能比较