[发明专利]一种面向共享内存式协处理器的堆内存管理方法和装置

说明书

本申请涉及一种面向共享内存式协处理器的堆内存管理方法和装置。所述方法包括：在执行协处理端程序前，通过第一接口函数申请一片较大的连续堆内存空间，将申请的堆内存空间的虚地址转换为物理地址，并将物理地址传递至协处理器端程序，并将申请的堆内存空间分别组织为可用链表和已分配链表；在协处理器端程序申请内存使用时，通过第二接口函数从可用链表头开始寻找第一块大小可用的内存分配，并将新分配的内存加入已分配链表的链表尾；在协处理器端程序执行过程中，通过第三接口函数释放协处理器端堆内存空间，并将新释放的内存加入可用链表；在协处理器端程序执行完毕后，通过第四接口函数根据虚地址清理协处理器堆内存空间。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种面向共享内存式协处理器的堆内存管理方法和装置。

背景技术

异构计算以其高性能、高能效的特点在高性能计算领域得到不断发展，涌现出越来越多的协处理器，如GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元）、FPGA（Field-programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）等等。通常协处理器以PCIe（Peripheral Component Interconnect Express，快速外围组件互连）外设的形式连接到主机端CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）上，且拥有自身独立的存储单元，无法直接与CPU共享内存，属于分离内存式协处理器。分离内存式协处理器在编程时需要显式地将数据在内存和协处理器的存储空间之间进行搬运，增加了编程的难度和程序执行中的开销。

针对以上问题，共享内存式协处理器直接在片内通过高速总线与CPU连接，能够实现与CPU共享内存，编程时无需进行数据搬运，避免了分离内存式协处理器的显式数据搬运开销，提高了协处理器的可编程性和程序性能。

程序运行过程中的数据主要存储在内存中，其中有的数据占用空间大小能够在程序编译时确定，而有的数据大小要到程序运行时才能确定，需要在运行过程中动态申请和释放内存空间。共享内存式协处理器与CPU都可以直接访问内存，其中CPU端能够独立运行操作系统，具有虚实地址转换和动态堆内存管理的能力，能够实现动态内存申请和释放功能。但是现有的共享内存式协处理器上无法运行操作系统，不具备虚实地址转换的能力，只能识别物理地址。因此，协处理器本身也不具有动态内存管理能力，无法满足对协处理器端使用动态内存的需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现协处理器动态内存管理能力的面向共享内存式协处理器的堆内存管理方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种面向共享内存式协处理器的堆内存管理方法，所述方法包括：

获取协处理器要申请的协处理器堆内存空间大小信息，根据所述协处理器堆内存空间大小信息通过第一接口函数申请堆内存空间，将申请的所述堆内存空间的虚地址转换为物理地址，并将所述物理地址传递至协处理器端程序；

通过所述第一接口函数将所述申请的堆内存空间分别组织为可用链表和已分配链表；

在协处理器端程序申请内存使用时，通过第二接口函数从可用链表头开始寻找第一块大小可用的内存分配，并将新分配的内存加入所述已分配链表的链表尾；

在协处理器端程序执行过程中，通过第三接口函数释放协处理器端堆内存空间，并将新释放的内存加入所述可用链表；

在协处理器端程序执行完毕后，通过第四接口函数根据所述虚地址清理协处理器堆内存空间。

在其中一个实施例中，还包括：通过所述第一接口函数初始化可用链表和已分配链表；所述可用链表和所述已分配链表的每个节点存储的信息包括：当前节点的内存大小，指向下一节点的指针next；

将所述可用链表的可用链表头指针指向所述物理地址；

将所述已分配链表的可分配链表头指针赋值为空。