[发明专利]内核态系统中I/O栈的内存管理方法、系统及相关装置

说明书

本申请所提供的一种内核态系统中I/O栈的内存管理方法，包括：根据总RAM剩余值和I/O栈需求内存量判断是否允许预留内存；若是，根据总RAM剩余值和I/O栈需求内存量得到实际内存预留量，并预留RAM内存，得到预留内存。通过获取总RAM剩余值和I/O栈需求内存量，判断是否允许预留内存，并在允许时为I/O栈提前预留内存，且该内存仅供I/O栈以预先设置的特殊接口进行申请，保证文件系统回写过程或回收内存pageout时I/O栈内存充足，不会发生内存回收导致资源死锁。本申请还提供一种内核态系统中I/O栈的内存管理系统、一种计算机可读存储介质和一种终端，具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及操作系统领域，特别涉及一种内核态系统中I/O栈的内存管理方法、系统及相关装置。

背景技术

在linux系统中，空闲的内存用来做ache、buffer使用，缓存文件系统元数据、文件数据页及块设备文件数据，这样较之从物理硬盘直接读取/写入数据大大提高了linux系统I/O速率。Linux vfs在一定时机通过pdflush或bdi机制来对缓存的数据回写，回写时机包括kupdate定时刷写、dirty balance控制脏页比例、内存不足时回写释放内存和调用sync等系统调用的主动刷写动作。

每个内存zone有三个watermark：WMARK_MIN、WMARK_LOW和WMARK_HIGH。当zone中空闲内存小于WMARK_LOW时kswapd被唤醒开始回收内存，当空闲内存小于WMARK_MIN时代表空闲内存极度匮乏内存回收压力很大，相反如果空闲内存量大于WMARK_HIGH时kswpd结束回收进入睡眠。在每个zone回收内存时，会根据zone_reclaim_mode模式决定内存获取的手段：从其他zone获取、将脏页写回磁盘(pageout)或将脏数据交换到交换分区中(swapout)。

基于以上机制，可以保证在原生linux系统中内存管理子系统具有高度的稳定性。但是在存储领域中，开发者需要对块设备I/O系统开发各种各样的高级特性I/O栈，例如灾备功能、精简卷、数据加密、数据压缩、冗余备份等，这些I/O栈分布在从用户程序到物理磁盘的I/O通路上。在I/O栈开发过程中，同样需要对内存资源进行分配用来管理和存储I/O数据，常用的内存分配接口有kmem_cache_alloc分配slab内存、kmalloc、vmalloc建立非连续物理内存到虚拟地址的映射或__get_free_pages直接对页框进行分配，如果对内存的错误使用会导致包括内存泄漏、死锁、数据丢失的风险。在文件系统回写过程或回收内存pageout时，I/O途径上述I/O栈仍然需要消耗一定的内存资源，内存不足时I/O栈模块同样需要发起内存回收进程获取内存；极限情况下会导致系统的多层I/O栈对内存产生竞态，导致在内存资源上的活锁或死锁产生。

发明内容

本申请的目的是提供一种内核态系统中I/O栈的内存管理方法、系统、一种计算机可读存储介质和一种终端，解决现有的系统中多层I/O栈容易出现内存活锁或死锁现象。

为解决上述技术问题，本申请提供一种内核态系统中I/O栈的内存管理方法，具体技术方案如下：

获取总RAM剩余值和I/O栈需求内存量；

根据所述总RAM剩余值和所述I/O栈需求内存量判断是否允许预留内存；

若是，根据所述总RAM剩余值和所述I/O栈需求内存量得到实际内存预留量；

根据所述实际内存预留量预留RAM内存，得到预留内存；

其中，所述预留内存供所述I/O栈以第一预设接口进行申请。

其中，根据所述实际内存预留量预留RAM内存，得到预留内存包括：

根据所述实际内存预留量，以mempool+GFP_NOIO的方式预留RAM内存，得到预留内存。