[发明专利]一种多粒度多核可扩展的非易失性内存管理方法及系统

说明书

本发明提出了一种多粒度多核可扩展的非易失性内存管理方法及系统，依据待分配内存块的大小，将其划分为小粒度、中粒度和大粒度内存块，针对待分配内存块的粒度不同分别使用小粒度、中粒度和大粒度方法进行分配，使用线程空间与全局空间相结合的方式依据内存块的使用状态对线程空间中内存块进行动态调整，并给出了新型非易失性内存管理系统的结构，介绍了主要模块的功能。本发明具有如下优点：将待分配内存进行多粒度的划分，对内存提供了更精细化的管理，缓解了内存的占用高的问题。将线程空间和全局空间相结合对内存块进行动态调整的方式，降低了线程内的分配延迟，提高了系统在多核间的扩展性。

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，具体涉及一种多粒度多核可扩展的非易失性内存管理方法。

背景技术

非易失性内存具有字节寻址、持久性、读写性能与DRAM相近和耐久性相比DRAM较弱等特性，可以将其连接至内存总线，与DRAM一起作为混合内存使用。非易失性内存的类型主要有相变存储器、阻抗式存储器和3D-XPoint等，以相变存储器为例，它的读写延迟分别约为70ns和150ns，耐久性约为10¹²次，而DRAM的读写延迟约为60ns，耐久性约为10¹⁶次。当前系统中的内存分配器主要针对DRAM设计，未考虑非易失性内存自有的特性，比如读写性能较弱，耐久性较低，相比DRAM性能仍有差距。现代计算机中央处理器普遍设计为多个CPU多核，各CPU会有独立的本地内存，CPU访问本地和远端内存会存在延迟不均的问题。而本发明则在保证非易失性内存分配与释放性能的前提下进一步解决了多核间可扩展性的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种多粒度多核可扩展的非易失性内存管理方法，通过设计DRAM作为缓存的多粒度分配与释放方法和线程空间与全局空间相结合的方法提高非易失性内存管理系统的多核可扩展性，进一步降低非易失性内存的磨损。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种多粒度多核可扩展的非易失性内存管理方法，包括以下步骤：

步骤1)依据待分配内存块的大小，将其划分为小粒度、中粒度和大粒度内存块；

步骤2)针对待分配内存块的粒度不同分别使用小粒度、中粒度和大粒度方法进行分配；

步骤3)使用线程空间与全局空间相结合的方式依据内存块的使用状态对线程空间中内存块进行动态调整。

进一步地，上述步骤1)中，依据待分配内存块的大小，将其划分为不同的粒度内存块，具体步骤如下：

步骤1.1：定义小粒度、中粒度和大粒度的界限范围，作为划分待分配内存块的依据，其中小粒度为64Bytes到64KB，中粒度为64KB到4MB，大粒度为大于4MB；

步骤1.2：获取待分配内存块大小S，判断它所属粒度；

步骤1.3：当S在64Bytes至64KB之间时，该内存块为小粒度，当S在64KB至4MB之间时，该内存块为中粒度，否则为大粒度。

进一步地，上述步骤2)中，针对待分配内存块的粒度不同分别使用小粒度、中粒度和大粒度方法进行分配，具体步骤如下：

步骤2.1：定义小粒度、中粒度和大粒度分配方法；

步骤2.2：将小粒度内存块进一步划分为不同的级别，分别包括间隔为8B的第1级别为64B、第2级别为72B，直到第25级别为256B；间隔为16B的第1级别为272B、第2级别为288B，直到第16级别为512B；间隔为512B的第1级别为1024B、第2级别为1536B，直到第127级别为65536B，用数组存储每一种级别的头指针，同一级别块之间使用双链表连接，并将索引信息存储于DRAM，进一步判断待分配内存块所属级别，直接从该级别的双链表中分配；