[发明专利]用于存储器地址转换和钉扎的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及计算机和处理器体系结构的领域。具体地说，本发明涉及用于存储器地址转换和钉扎的方法和系统。

背景技术

现在参考图1，图1在概念上和示意性地示出了从台式机到服务器的大多数当前个人计算机(PC)系统的体系结构。

PC系统10通常包括可以嵌入一个或多个处理单元12或与其分离的存储器20。处理单元12通常通过一个或多个IO总线16(例如，外围组件互连(PCI)总线)与IO设备14[1]-14[i]连接。可选地，为了使处理单元12与IO设备14[1]-14[i]之间的连接更快，PC系统10还可以包括一个或多个与处理单元12通信并控制与存储器20和IO总线16的交互的组件，例如，北桥单元18。

处理单元12通常包括中央处理单元(CPU)26，CPU 26通常引用由存储器管理单元(MMU)24转换成物理地址的虚拟存储器地址空间中的虚拟存储器地址。

通常，当IO设备使用直接存储器访问(DMA)操作向存储器20写入或从其读取数据时，该数据位于物理页帧中，并且客户(例如，系统管理程序、操作系统，或使用具有它自己的虚拟存储器空间的IO的过程)将利用该数据。所述客户通常通过由MMU 24转换成物理地址的虚拟地址来访问所述数据。

在DMA操作正在进行时，从虚拟地址空间到物理地址空间的转换需要保持稳定，例如，在DMA操作正在进行时，它不能引用另一物理页。如果违反该要求就可能发生数据破坏。以下将该要求称为存储器钉扎。

公知的存储器钉扎方法通常将物理地址传送给IO设备。这些方法通常包括在系统10的上层(例如，在操作系统或系统管理程序(或可以管理系统40的操作系统并为每个客户分配IO存储器空间的另一组件，未在图1中示出))从虚拟地址转换到物理地址，以及钉扎所述转换。因此，IO路径较长并且较慢，因为上层的参与对每个DMA操作是必要的。备选地，通过预登记所有必需的物理存储器，在客户的存储器空间处事先完成转换。该方法的缺点是“浪费”作为宝贵资源的物理存储器，例如，只要为给定过程钉扎了页帧，即使没有执行去往或来自该页帧的IO操作，也没有其他过程可以利用该页帧。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于集中的存储器地址转换和钉扎的计算机实现的方法。所述方法包括将存储器地址空间标识符附加到直接存储器访问(DMA)请求，所述直接存储器访问请求由客户发送并使用给定地址空间中的虚拟地址。所述方法还包括查找所述存储器地址空间标识符来寻找所述直接存储器访问请求中使用的所述给定地址空间中的所述虚拟地址到物理页帧的转换。如果找到所述物理页帧，则在所述直接存储器访问请求正在进行时钉扎所述物理页帧，以阻止所述给定地址空间中的所述虚拟地址的取消映射操作，以及完成所述直接存储器访问请求，其中所述附加、查找和钉扎步骤都由主机网关集中控制。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于告知虚拟存储器地址空间中的虚拟地址的取消映射操作的计算机实现的方法。所述方法包括：标记所述虚拟地址要被取消映射；发送地址空间标识符和所述虚拟地址空间的所述虚拟地址以判定是否可以取消映射所述虚拟地址；以及判定是否可以取消映射所述虚拟地址。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于集中的存储器地址转换和钉扎的系统。所述系统包括主机网关，用于将存储器地址空间标识符附加到直接存储器访问(DMA)请求，所述直接存储器访问请求由客户发送并使用虚拟地址空间。所述系统还包括第二组件，用于查找所述存储器地址空间标识符来寻找所述直接存储器访问请求中使用的所述虚拟地址空间到物理页帧的转换；以及第三组件，用于在所述直接存储器访问请求正在进行时钉扎所述物理页帧，以阻止所述物理页帧的取消映射操作，其中所述第二和第三组件由所述主机网关集中控制。