[发明专利]一基于大页的冷热页追踪及压缩回收方法

说明书

本发明公开了一种基于大页的冷热页追踪及压缩回收方法，该方法采用双标志位PG_active和Ref确定大页的活动程度，并根据大页的活动程度移动大页于热页链表与冷热链表之间，基于上述的内容调用相关的函数对大页进行冷热页追踪及压缩回收。该方法使内存回收机制更加完善，内存回收力度大大加强，使相同的物理内存能够执行更多的程序。

技术领域

本发明属于计算机操作系统技术领域，具体涉及一种基于大页的冷热页追踪及压缩回收方法。

背景技术

现代CPU是通过寻址来访问内存的。32位CPU的寻址范围是 0～0xFFFFFFFF，可支持的物理内存最大是4G。但在实践过程中，经常会有这样的问题，多个应用程序同时需要占用的内存总量大于4G或者程序需要使用4G内存但是可用物理内存小于4G。为了解决内存不够用的问题，现代CPU引入内存管理单元(Memory Management Unit，MMU)，MMU 的核心思想是利用虚拟地址替代物理地址，即CPU寻址时使用虚拟地址，由MMU负责将虚拟地址映射为物理地址。MMU的引入，解决了对物理内存的限制，对程序来说，就像自己在使用4G内存一样。内存分页(Paging) 是在使用MMU的基础上，提出的一种内存管理机制。它将虚拟地址和物理地址按固定大小(如传统的4KB)分割成页(page)和页帧(page frame)，并保证页与页帧的大小相同。这种机制，从数据结构上，保证了访问内存的高效，并使操作系统能支持非连续性的内存分配。

目前，linux内核中用于解决内存不够的技术主要是基于小页(4KB) 的页面回收和页交换技术。内核通过将很少使用的部分内存页换出到块设备，这样就相当于提供了更多的主存。内核在基于小页的页交换和页面回收的实现中，使用了很多关键性的技术：主动回收与被动回收相结合的交换与回收策略；使用双标志位的冷热页判断机制；引入预读机制的缺页异常处理；基于优先级的具有热插拔属性的交换区管理。

对于用作服务器的机器来说，其内存相对于普通计算机要高得多。这时候采用原始的基于4K的分页机制已经渐渐地无法很好地适用当前的应用场景。例如：对于具有128GB内存的linux服务器来说，4KB分一页那么共分成32M(32,000,000)个页，这是一个非常庞大的数字，渐渐的管理这些页需要消耗的资源会削弱分页机制带来的好处。同时针对用户需要大量使用内存的情况，原有的小页会增加缺页次数与内存的访问次数。因此在linux内核2.6版本以后，linux内核也引入了内存大页的机制。但是，对于大页的冷热页追踪，当前内核并没有实现，而是将大页分解成多个小页进行冷热页追踪。因此实现一个基于大页的冷热页追踪是非常重要的，它对于更好的进行页交换与页面回收具有举足轻重的作用。

发明内容

鉴于上述，本发明提出了一种基于大页的冷热页追踪及压缩回收方法，该方法基于双标志位确定大页活动程度，能够更加准确地将冷热大页进行分类，且能够实现冷页的压缩回收。

本发明提出了一种基于大页的冷热页追踪及压缩回收方法，包括以下步骤：

(1)针对每个内存节点，系统调用函数hp_kswapd，该函数hp_kswapd 启动内核守护线程，该守护线程周期性地检查大页内存的使用情况；

(2)每个周期内，函数hp_kswapd调用函数hp_balance_node对大页内存进行扫描，针对大页内存不足的节点执行步骤(3)～步骤(6)；

(3)函数hp_balance_node调用函数hp_shrink_lruvec对大页内存不足的节点的Lru链表中的大页进行处理，得到处于热页链表上的大页数目 m，处于冷页链表上的大页数目n，若m大于n，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；

(4)函数hp_shrink_lruvec调用函数hp_shrink_active_list判断热页链表上的大页的活动程度，并将热页链表上的活动程度低的冷页大页移动到冷页链表上；