[发明专利]一种TLB管理方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开一种TLB管理方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：当接收到虚拟地址时，将其标识字段与TLB表项的标识字段进行对比，TLB表项的标识字段包括起始标识字段和粒度大小字段，当存在一个TLB表项包含该虚拟地址时，根据该TLB表项获得物理地址，并返回至处理器；当TLB未命中时，在物理地址返回后，将处理器缓存中连续的页表表项合并，生成第一TLB表项，若在TLB中存在与第一TLB表项连续的第二TLB表项，则将两个表项合并为第三TLB表项，若不存在，则将第一TLB表项插入TLB中。本发明实现TLB支持多粒度页面的管理，此外，通过进行页表表项合并和TLB表项合并，有效地扩大TLB的覆盖范围。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种TLB管理方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

为了满足在当前大数据时代，应用程序对内存日益增长的需求，将DRAM(DynamicRandom Access Memory，动态随机存取存储器)和NVM(Non-volatile Memory，非易失性存储器)组合成混合内存，以达到扩展可用内存的目的。由于NVM存在写入延迟高、写入次数有限等缺点，通常需要将热页面存储在DRAM上，将冷页面存储在NVM上，从而提高系统整体性能。

为了解决处理器获取物理地址时需要频繁访问内存，导致系统性能下降的问题，通常在处理器需要获取物理地址时，通过TLB进行虚拟地址与物理地址的转换过程，从而将物理地址返回至处理器，减少处理器访问内存的次数。混合内存扩展了可用内存的同时，也加剧了TLB(Translation Lookaside Buffer，旁路转换缓冲)在虚拟地址与物理地址转换过程中的处理压力，由于TLB中存储的TLB表项的数量有限，使得TLB的覆盖范围有限，当可用内存扩大时，将加剧TLB的缺失概率，从而增加了处理器访问内存的次数，导致系统性能下降。目前常用的方法为在内存中利用大页技术以扩大TLB的覆盖范围，但在混合内存中运用大页技术时，由于大页技术的管理粒度与混合内存中的页面迁移粒度之间具有冲突，因此导致DRAM和NVM间的页面迁移无效以及产生页面碎片等问题，当应用程序具有不同粒度的页面时，通过TLB对不同粒度的页面进行管理的效果较差。

为了解决大页技术存在的问题，现有技术通常为每种粒度的页面提供专用的TLB，从而实现TLB支持多粒度页面的管理，但现有技术仅适用于具有较少粒度的页面的应用程序，当应用程序的页面粒度较多时，难以在有限的TLB空间中对每种页面粒度的专用TLB进行维护，且TLB的空间利用率较低。

发明内容

本发明提供了一种TLB管理方法、装置、设备及存储介质，通过在TLB表项中增加用于记录不同粒度的页面的起始虚拟地址的起始标识字段和用于记录页面粒度的粒度大小字段，实现TLB支持多粒度页面的管理，无需为每种粒度的页面提供专用的TLB，避免在有限的TLB空间中对每种页面粒度的专用TLB进行维护，TLB的空间利用率高。除此之外，当不存在一个TLB表项包含所述虚拟地址时，在处理器从内存获取物理地址之后，通过进行页表表项合并和TLB表项合并，有效地扩大TLB的覆盖范围。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供了一种TLB管理方法，包括：

当接收到处理器所发送的虚拟地址时，将所述虚拟地址的标识字段与存储于TLB中的TLB表项的标识字段进行对比，判断是否存在一个TLB表项包含所述虚拟地址；其中，所述TLB表项包括至少一个页面，所述TLB表项的标识字段包括用于记录页面的起始虚拟地址的起始标识字段和用于记录页面的页面粒度的粒度大小字段；

当存在一个TLB表项包含所述虚拟地址时，根据包含所述虚拟地址的TLB表项，获得与所述虚拟地址具有映射关系的物理地址，并将所述物理地址返回至所述处理器；

当不存在一个TLB表项包含所述虚拟地址时，在所述处理器从内存获取物理地址之后，根据预先存储于处理器缓存中的多个页表表项，将所述多个页表表项中连续的页表表项合并为连续页表表项；根据所述连续页表表项，生成第一TLB表项；