[发明专利]压缩存储自由空间管理

说明书

一般而言，本发明涉及计算机的操作系统，具体而言，是涉及计算机系统中对压缩的主存储器的管理。

在计算机组织方面正在显露出来的发展是对主存储器的内容使用数据压缩，此即随机存取存储器分级系统的由操作系统(“OS”)管理的那个部分，其中分配单位是页面。

在压缩存储器系统中，一页可以占有可变的物理存储器空间量。例如，如美国专利5，761，536号中描述的那样，页面可以占有或共享可变数量的大小固定的块；页面可以有标称4K大小，而块的大小为256字节。一般而言，由一页占有的这种块的个数将随其内容而改变，这是由于压缩能力的变化造成的。

通常，每个高速缓存行在被写入存储器之前被用标准的串行或并行压缩算法压缩。串行压缩的实例包括Lempel-Ziv编码(及其串行和并行变体)，Huffman编码和算术编码。例如，见J．Ziv和A．Lempel的“串行数据压缩的一种普适算法”，IEEE信息理论会刊，IT-23，pp．337-343(1977)。一种并行算法在美国专利5，729，228号中描述，题为“使用协同字典的并行压缩和解压缩”，作者Frana szek等。完成这种压缩的一种方便途径是使用专用硬件自动压缩数据，只带有极少量的软件或操作系统的干预。这允许快速完成压缩／解压缩，避免否则的话可能由于软件压缩／解压缩造成的长时间延迟。

在从高速缓存写回时，便改变成存储在主存储器中的页。就是说，改变了的高速缓存行在写回时可能比先前需要更多的块。如果没有足够数量的自由块来容纳这改变了的行，则系统异常终止(abends)。这样，在压缩效率起伏的情况下，需要保持适当的自由空间。在当前的操作系统中也需要为新页或为要从盘存储器移到主存储器的页保持适当的自由空间。本发明即针对这些需要。

这类系统与传统的系统(无压缩的系统)之间的差别在于，在传统的系统中把一个页面分配(也称作提交)给一个程序与分配一个“页面帧(page frame)”，即真实存储器，是相同的，这不同于某些未知个数的块(在压缩之后)。再有，在分配之后，新页面的内容必须从高速缓存写回到存储器，所以在存储器分配和存储器利用之间存在可变的延迟。在这可变的延迟期间，相应的存储器将被称作“被分配但未被使用的”。再有，通常没有对应用软件或系统软件指出何时一给定行从高速缓存中抛出来。这样，关于已提交给新页但尚未反映在存储器利用情况中的存储器数量，存在着不确定性。其结果是可能的存储器过量提交和伴随的性能下降和／或系统异常终止。本发明即针对这些问题。

于是，本发明的目标是改进的方法、系统和计算机程序存储装置(例如，包括体现在磁的、电的、光的或其他存储装置上的软件)，用于管理被压缩的主存储器的分配和利用。本发明具有的特性有利地避免了否则将会造成的系统异常终止或低效率的操作。

本发明的特性可以被实现为一种计算机化的方法或计算机程序存储器装置所体现的计算机软件，用于确定是否能保证对某数量页面的请求，和控制要被写出到盘上的页面数以及这样做的时间。此外，本发明的另一些特性用于当可用的存储器量减少到一个足够低点以致威协到一个系统会异常终止时减少(和最终停止)所有非必要的处理。

具有本发明特性的计算机化方法或计算机程序存储器装置所体现的计算机软件的一个实例包括权利要求1中申请的步骤。

在另一个实例中，具有本发明特性的计算机化方法或计算机程序存储器装置所体现的计算机软件包括权利要求3中申明的步骤。

在一个最佳实施例中，可通过维持一组阈值和估计能被容易地释放(被使用但可得到)的存储器量以及被提交(被分配但未被使用)的存储器量，来管理被压缩的存储器。对被提交的存储器的估计可包括：当前存储器的利用(由硬件提供)；以及对提交给新页面的存储器的估计(根据应允的新页面数)，对这样做的时间的估计，估计的压缩比，以及在高速缓存中驻留时间的估计。

现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1a描述包含和使用本发明的存储器管理能力的计算环境的一例；

图1b描述一个页面表；

图1c描述被压缩主存储器页面物理地址的组织的举例；

图2a描述根据本发明管理被压缩存储器的一种方法的举例；

图2b描述在一个没有“回收列表(Reclaim list)”的系统中由图1的空间管理器所使用的阈值策略的举例；

图3描述在一个没有“回收列表”的系统中被压缩存储器管理过程的举例；