[发明专利]一种面向异构内存的可重构内存管理系统

说明书

本发明公开了一种面向异构内存的可重构内存管理系统，包括：页面管理模块、管理策略模块、决策管理模块以及策略转换模块：所述页面管理模块，用于负责页面分配和页面迁移操作；所述管理策略模块，用于保存预设的内存管理策略集，并根据操作系统当前运行的内存管理策略，对页面分配和页面迁移操作进行处理；所述决策管理模块，用于接收策略转换请求，经过处理后形成策略转换决策；所述策略转换模块，用于响应所述策略转换决策，将当前运行的内存管理策略向与所述策略转换决策对应的目标内存管理策略进行转换。将原来由内存控制器负责的相关功能转交给操作系统，从而使得异构内存系统的架构和管理策略更加灵活，可以根据应用特征进行动态调整。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更具体地，涉及一种面向异构内存的可重构内存管理系统。

背景技术

非易失性存储器(Nonvolatile Memory，NVM)是一类新型存储介质，以相变化内存(Phase Change Memory，PCM)、自旋转移力矩随机内存(Spin Transfer Torque RandomAccess Memory，STT-RAM)、电阻式随机内存(Resistive Random Access Memory，ReRAM)和忆阻器为代表。与目前常用的静态随机存储器(Static Random Access Memory，SRAM)和动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)相比，其具有按位存取能力、断电后数据不丢失、存储密度大、静态功耗低、动态功耗高、可扩展性强等特征；但是相较于DRAM，NVM通常又有着相近的读延迟，慢一个或几个数量级的写延迟，以及写入次数限制等，在性能上有一定的劣势。

然而单独使用NVM作为系统内存使用存在很多缺陷，无法达到当今计算机内存系统的要求。因此出现了将DRAM与NVM一起连接到内存总线上以构成异构内存的方式，从而可以结合两者的优势，具有大容量、高性能、非易失性的特征。在异构内存系统中，连接到内存总线上的DRAM和PCM分别由各自的内存控制器负责，上层总控制器统一负责各内存系统中数据的调度。异构内存系统在相同的物理架构上，其实现的逻辑架构有并列架构和缓存架构两种方式。

异构内存系统的理论最佳性能是整个异构内存系统能够实现DRAM器件的性能、PCM器件的容量。为了达到这一目的，研究人员基于两种逻辑架构，结合异构内存特性，如NVM读快写慢、寿命限制、静态功耗低、动态功耗高等，进行了许多的管理策略研究。然而在具体使用中，任何一种架构与管理策略都存在着一定的适用范围，若应用在不合适的架构或管理策略上运行时，会导致对NVM的读写次数增多、页面在DRAM与NVM间频繁迁移、内存带宽竞争等问题，出现严重的性能损失与功耗开销，其性能甚至会低于仅使用NVM器件时的性能，相应的也会导致相当大的功耗开销与NVM的寿命降低。

目前可以通过对内存管理策略或者架构进行大幅度调整来改善系统中的性能损失问题。但是由于现有的内存架构与管理策略与内存控制器存在紧密关联，导致调整操作很难进行，且无法快速实现。因此，如何能够对现有架构或管理策略实现快速、低开销地进行灵活的调整是业界亟需解决的难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向异构内存的可重构内存管理系统，其目的在于使得对异构内存系统的架构和管理策略的调整更加灵活，可以根据内存使用状态信息以及应用特征进行动态调整，由此解决现有内存系统的架构及管理策略难以根据应用访存特征进行动态调整的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向异构内存的可重构内存管理系统，其特征在于，包括：页面管理模块、管理策略模块、决策管理模块以及策略转换模块：

所述页面管理模块与所述管理策略模块以及所述策略转换模块相连；

所述管理策略模块与所述策略转换模块相连；

所述策略转换模块与所述决策管理模块相连；