面向新型混合內(nèi)存架構(gòu)的內(nèi)存管理機(jī)制.pdf

1、隨著大規(guī)模內(nèi)存計(jì)算的高速發(fā)展，現(xiàn)有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）已無(wú)法滿足一些實(shí)時(shí)系統(tǒng)和高性能系統(tǒng)對(duì)性能、能耗和設(shè)備面積的需求。工業(yè)界和學(xué)術(shù)界正提出使用新型非易失性存儲(chǔ)器（Non-Volatile Memory，NVM）和DRAM混合的內(nèi)存系統(tǒng)來(lái)緩解這一情況。NVM存儲(chǔ)介質(zhì)具有低功耗、高密度、低時(shí)延和可字節(jié)尋址等優(yōu)點(diǎn)，但也存在寫功耗高于讀功耗、寫時(shí)延高于讀時(shí)延和寫操作次數(shù)有限等缺點(diǎn)。

2、研究NVM和DRAM混合內(nèi)存需要重點(diǎn)關(guān)注NVM介質(zhì)讀寫不對(duì)稱的特性。
　　本文針對(duì)NVM和DRAM混合的內(nèi)存系統(tǒng)架構(gòu)，提出一種新型高效的內(nèi)存頁(yè)面管理機(jī)制—HMPM(Hybrid Memory Page Management)。該機(jī)制的核心思想就是根據(jù)不同內(nèi)存介質(zhì)的特性，將具有不同訪問(wèn)特征的數(shù)據(jù)頁(yè)保存在合適的內(nèi)存空間中，以減少系統(tǒng)的遷移操作次數(shù)，從而提升系統(tǒng)性能。HMPM機(jī)制主要優(yōu)化了數(shù)據(jù)頁(yè)的遷移策略。與現(xiàn)有的混合內(nèi)存管理機(jī)制不同，

3、HMPM允許直接在NVM介質(zhì)中進(jìn)行少量寫操作來(lái)減少數(shù)據(jù)頁(yè)的遷移。而對(duì)于DRAM空間中數(shù)據(jù)頁(yè)，HMPM重新考慮其訪問(wèn)特征，選擇讀密集型數(shù)據(jù)頁(yè)進(jìn)行遷移。同時(shí)，HMPM機(jī)制使用一種簡(jiǎn)單高效的磨損均衡算法來(lái)提升NVM的使用壽命。本文還針對(duì)內(nèi)存映射訪問(wèn)和并發(fā)申請(qǐng)內(nèi)存這兩種使用混合內(nèi)存的場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化。
　　本文在Linux內(nèi)核中對(duì)HMPM機(jī)制進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)包括兩部分，其一是HMPM機(jī)制與現(xiàn)有內(nèi)存管理機(jī)制的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HMPM與