BR112016007492B1 - Método e aparelho para otimização de recurso de memória - Google Patents

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Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA OTIMIZAÇÃO DE RECURSO DE MEMÓRIA. As modalidades da presente invenção fornecem um método e um aparelho para otimização de recurso de memória, referem-se ao campo de computadores, resolvem um problema que é o de recursos de memória multinível existentes afetarem uns aos outros, e otimizam um mecanismo de particionamento avulso existente. Uma solução específica é: obter dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho usando-se uma tecnologia de coloração de página, obter uma categoria de cada programa à luz de uma frequência de acesso à memória, selecionar, de acordo com a categoria de cada programa, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, e escrever a política de particionamento com base em coloração de página para um cerne do sistema de operação, para completar processamento de particionamento com base em coloração correspondente. A presente invenção é usada para eliminar ou reduzir interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de armazenamento à luz de uma característica do conjunto de trabalho, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[0001] A presente invenção se relaciona ao campo de computadores, e em particular, a um método e um aparelho para otimização de recurso de memória.
ANTECEDENTES
[0002] Atualmente, um computador multinúcleo de alto desempenho (Multi-core High Performance Computer) é aplicado mais largamente. Além disso, como uma quantidade de unidades de cálculo (núcleos) em um processador continua a aumentar, um fenômeno de contenção de acesso à memória entre múltiplos núcleos complica ainda mais um problema. Em qualquer período de tempo de execução concorrente, solicitações de acesso à memória a partir de diferentes núcleos podem disputar por acesso à memória com recursos de memória global, desencadeando adicionalmente um conflito por recursos tais como um controlador de memória (Memory Controller, MC), largura de banda (Bandwidth), e um banco de memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM Bank); o resultado é que a utilização de recurso é afetada.
[0003] O acesso a uma memória principal é usado como um exemplo. Normalmente, um transistor avulso é usado como uma unidade de armazenamento, N*M unidades de armazenamento formam uma matriz de armazenamento, e diversas matrizes de armazenamento constituem um banco (Bank). Cada Banco tem um armazenador em linha (Row-Buffer); quando dados devem ser acessados, os dados em uma linha alvo podem ser lidos apenas após os dados serem movidos para o armazenador em linha. Um sistema DRAM moderno normalmente usa múltiplos Bancos, e respectivas solicitações de acesso à memória são processadas independentemente ao mesmo tempo. Entretanto, se duas solicitações de acesso à memória que são de diferentes processos ou cadeias acessam diferentes linhas de um mesmo Banco de DRAM, um conflito (ou chamado de um conflito de armazenador em linha) no Banco de DRAM pode ser gerado, e há um aumento no retardo de acesso à memória. Um cache (Cache) é usado para minorar um intervalo entre uma unidade de cálculo e uma memória principal. Uma vez que o cache está mais perto da unidade de cálculo que a memória principal, o cache afeta o desempenho de cálculo mais facilmente. Os processadores existentes basicamente usam uma estrutura de compartilhar um cache de último nível (Last Level Cache, LLC) entre múltiplos núcleos. Entretanto, o LLC também é intensamente disputado entre múltiplos programas ou cadeias concorrentes. Se nenhuma política de gerenciamento adequada é usada, é muito fácil causar uma séria deterioração no desempenho.
[0004] Na técnica anterior, o LLC ou o Banco de DRAM é particionado usando-se coloração de página (Page-Coloring). Com relação ao particionamento de LLC com base em coloração de página, um recurso de Cache é particionado em diversas partes independentes em uma maneira de realizar coloração de página em bits de índice de um conjunto de cache (Cache Set) em um endereço físico, e as partes são atribuídas a diferentes cadeias separadamente. Portanto, a disputa dentro da cadeia devido ao compartilhamento de um Cache desaparece. Similar ao particionamento de LLC, bits de índice do Banco de DRAM também podem ser refletidos em um endereço físico, e o Banco de DRAM também pode ser particionado em diversos grupos independentes realizando-se coloração de acordo com esses bits de endereço; portanto, a disputa interprograma no Banco de DRAM desaparece. Para alguns conjuntos de trabalho, um efeito de melhora no desempenho relativamente bom pode ser alcançado.
[0005] Entretanto, quando uma tecnologia de coloração de página é usada para particionar um recurso em um nível, um impacto negativo é causado na utilização de um recurso em outro nível. Por exemplo, o trabalho relacionado ao particionamento de LLC tem uma restrição na melhora de desempenho de um recurso de Banco de DRAM; similarmente, o trabalho relacionado ao particionamento de Banco de DRAM também afeta o desempenho de um recurso de LLC. Além disso, uma vez que a execução de um sistema de computador moderno exige vários conjuntos de trabalho, um mecanismo de particionamento existente com base em coloração de página para um recurso em um nível é difícil de encaixar nas características de diferentes conjuntos de trabalho; o resultado é que um efeito de particionamento ótimo não pode ser alcançado, e a melhora no desempenho geral do computador é limitada.
[0006] CN 10719105 A1 se relaciona a um método de otimização e um sistema de otimização para acesso à memória em um sistema de multinúcleos.
[0007] US 7434002 B se relaciona a utilizar informações de cache para gerenciar acesso à memória e utilização de cache.
[0008] US 2013/275649 A se relaciona a um método de otimização de acesso para uma base de dados de memória principal com base em coloração de página.
[0009] US 2008/313420 A se relaciona a um método para gerenciar uso de conjunto de trabalho de um cache através de coloração de página. Especificamente, US 2008/313420 revela que um cache de processador é indexado por um grupo de cores de página distintas. O uso deste cache por conjuntos de trabalho diferentes é controlado usando coloração de página.
SUMÁRIO
[0010] Modalidades da presente invenção fornecem um método e um aparelho para otimização de recurso de memória, fornecem uma política de particionamento colaborativa entre um LLC e um Banco de DRAM, onde a política é combinada com uma característica de um conjunto de trabalho, e podem resolver um problema que é o de processos ou cadeias afetarem mutuamente uns aos outros quando compartilham recursos de memória, de modo que o desempenho geral de um computador seja aperfeiçoado. A presente invenção é conforme definida nas reivindicações independentes 1, 8 e 15 anexadas. Implantações adicionais são reveladas nas reivindicações dependentes, relatório, e desenhos anexados.
[0011] Para alcançar os supracitados objetivos, as soluções técnicas a seguir são usadas na modalidade da presente invenção:
[0012] De acordo com um primeiro aspecto, um método de otimização de recurso de memória é fornecido, onde o método inclui: adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho, e categorizar cada programa comparando-se os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido, onde os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado; selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, onde a política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto no LLC quanto no banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM; e escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho em um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0013] Com referência ao primeiro aspecto, em uma primeira maneira de implantação, a aquisição de dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho inclui: particionar o recurso de LLC em N porções usando-se uma tecnologia de coloração de página, tomar 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, onde o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
[0014] Com referência ao primeiro aspecto ou à primeira maneira de implantação possível do primeiro aspecto, em uma segunda maneira de implantação possível, a categorização de cada programa comparando-se os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido inclui: contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa e a frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com o limite predefinido, onde o limite predefinido inclui um primeiro limite, um segundo limite e um terceiro limite, o primeiro limite e o segundo limite são limites de dados de desempenho, e o terceiro limite é uma frequência de acesso à memória; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória for maior que o terceiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
[0015] Com referência ao primeiro aspecto, em uma terceira maneira de implantação possível, a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional na forma de algoritmo; e a seleção, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, de uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho inclui: entrar com a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional por um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
[0016] Com referência à terceira maneira de implantação possível do primeiro aspecto, em uma quarta maneira de implantação possível, a política de particionamento com base em coloração de página inclui a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página e uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página; a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM; e a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página inclui: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados e inclui: uma política Apenas de Cache, na qual o particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e o particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e o particionamento com base em coloração não é realizado no LLC.
[0017] Com referência à terceira maneira de implantação possível do primeiro aspecto ou à quarta maneira de implantação possível do primeiro aspecto, em uma quinta maneira de implantação possível, a busca da árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional para um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho inclui: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco; se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a C-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador.
[0018] De acordo com um segundo aspecto, um aparelho de otimização de recurso de memória é fornecido, onde o aparelho inclui: uma unidade de extremidade frontal, configurada para adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho, e categorizar cada programa comparando os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido, onde os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado; uma unidade de tomada de decisão, configurada para selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, onde a política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto no LLC quanto no banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM; e uma unidade de particionamento, configurada para escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0019] Com referência ao segundo aspecto, em uma primeira maneira de implantação, a unidade de extremidade frontal inclui uma unidade de coleta de dados, onde a unidade de coleta de dados é especificamente configurada para: particionar o recurso de LLC em N porções usando-se uma tecnologia de coloração de página, tomar 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, onde o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
[0020] Com referência ao segundo aspecto ou à primeira maneira de implantação possível do segundo aspecto, em uma segunda maneira de implantação possível, a unidade de extremidade frontal adicionalmente inclui uma unidade de categorização, onde a unidade de categorização é especificamente configurada para: contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa e a frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com o limite predefinido, onde o limite predefinido inclui um primeiro limite, um segundo limite e um terceiro limite, o primeiro limite e o segundo limite são limites de dados de desempenho, e o terceiro limite é um limite de frequência de acesso à memória; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória for maior que o terceiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
[0021] Com referência ao segundo aspecto, em uma terceira maneira de implantação possível, a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo, e a unidade de tomada de decisão é especificamente configurada para: entrar com a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional por um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
[0022] Com referência à terceira maneira de implantação possível do segundo aspecto, em uma quarta maneira de implantação possível, a política de particionamento com base em coloração de página inclui a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página e uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página; a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM; e a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página inclui: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados e inclui: uma política Apenas de Cache, na qual particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC.
[0023] Com referência à terceira maneira de implantação possível do segundo aspecto ou à quarta maneira de implantação possíveis do segundo aspecto, em uma quinta maneira de implantação possível, a unidade de tomada de decisão é adicionalmente especificamente configurada para: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco; se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar uma C-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador.
[0024] De acordo com o método e o aparelho para otimização de recurso de memória fornecidos nas modalidades da presente invenção, um recurso de LLC é particionado usando-se uma tecnologia de coloração de página, os dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho são adquiridos, uma categoria de cada programa é obtida à luz de uma frequência de acesso à memória, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho é selecionada de acordo com a categoria de cada programa, e a política de particionamento com base em coloração de página é escrita para um kernel de sistema operacional, para completar o processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente. Desse modo, uma política de particionamento colaborativa entre o LLC e um Banco de DRAM é implantada à luz de uma característica do conjunto de trabalho, e a interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de memória pode ser reduzida e mesmo eliminada, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0025] Para descrever as soluções técnicas nas modalidades da presente invenção ou na técnica anterior mais claramente, o que vem a seguir apresenta resumidamente os desenhos anexos exigidos para descrever as modalidades ou a técnica anterior. Evidentemente, os desenhos anexos na descrição a seguir mostram meramente algumas modalidades da presente invenção, e uma pessoa de habilidade comum na técnica pode ainda derivar outros desenhos a partir desses desenhos anexos sem esforços criativos.
[0026] A Figura 1 é um fluxograma esquemático de um método de otimização de recurso de memória de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0027] A Figura 2 é um fluxograma esquemático de outro método de otimização de recurso de memória de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0028] A Figura 3 é um diagrama esquemático de um efeito de categorização de programa de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0029] A Figura 4 é um diagrama estrutural esquemático 1 de um aparelho de otimização de recurso de memória de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0030] A Figura 5 é um diagrama estrutural esquemático 2 de um aparelho de otimização de recurso de memória de acordo com uma modalidade da presente invenção; e
[0031] A Figura 6 é um diagrama estrutural esquemático 3 de um aparelho de otimização de recurso de memória de acordo com uma modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0032] O exposto a seguir descreve clara e completamente as soluções técnicas nas modalidades da presente invenção com referência aos desenhos anexos nas modalidades da presente invenção. Evidentemente, as modalidades descritas são meramente algumas, mas não todas as modalidades da presente invenção. Todas as outras modalidades obtidas por uma pessoa de habilidade comum na técnica com base nas modalidades da presente invenção sem esforços criativos estarão abrangidas pelo escopo de proteção da presente invenção.
[0033] Uma modalidade da presente invenção fornece um método de otimização de recurso de memória. Conforme mostrado na Figura 1, o método inclui:
[0034] S101: Adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho, e categorizar cada programa comparando-se os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido, onde os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado.
[0035] S102: Selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, onde a política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto em um LLC quanto em um banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM.
[0036] S103: Escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0037] De acordo com o método de otimização de recurso de memória fornecido nessa modalidade da presente invenção, dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho são adquiridos, uma categoria de cada programa é obtida à luz de uma frequência de acesso à memória, uma política de particionamento com base em coloração de página do conjunto de trabalho é selecionada de acordo com a categoria de cada programa, e a política de particionamento com base em coloração de página é escrita para um kernel de sistema operacional, para completar processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente. Desse modo, uma política de particionamento colaborativa entre um LLC e um Banco de DRAM é implantada à luz de uma característica do conjunto de trabalho, e interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de memória pode ser reduzida e mesmo eliminada, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.
[0038] Para permitir a uma pessoa versada na técnica que entenda as soluções técnicas fornecidas pelas modalidades da presente invenção mais claramente, a seguir se descreve outro método de otimização de recurso de memória fornecido por uma modalidade da presente invenção em detalhe usando-se um exemplo específico. Conforme mostrado na Figura 2, o método inclui:
[0039] S201: Adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho.
[0040] Especificamente, um recurso de LLC é particionado usando-se uma tecnologia de coloração de página, o recurso de LLC é particionado em N porções, e 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC é tomado como um nível. A capacidade máxima do recurso de LLC é alocada para cada programa no começo, e a capacidade do recurso de LLC alocada para cada programa é diminuída em um nível em cada ajuste, até que o recurso de LLC alocado para cada programa é diminuído até 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste é monitorado, e a variação é usada como os dados de desempenho de cada programa.
[0041] Exemplificativamente, em um processador de núcleo quádruplo, N pode ser 8, 1/8 de uma capacidade máxima de um recurso de LLC é tomado como um nível, uma capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um conjunto de trabalho é ajustada, e a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa no conjunto de trabalho é diminuída em um nível em cada ajuste, até que a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa é diminuído para 1/8 da capacidade máxima do recurso de LLC; uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado no supracitado processo de ajuste é monitorado.
[0042] O indicador de desempenho predefinido de cada programa pode ser uma razão de aceleração de normalização, a variação que é gerada quando a razão de aceleração de normalização de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em todo o processo de ajuste é adquirida, e a variação é usada como os dados de desempenho de cada programa.
[0043] S202: Determinar uma categoria à qual cada programa pertence à luz de uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa no conjunto de trabalho.
[0044] Especificamente, um contador de desempenho de hardware é usado para contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio ou período de tempo predefinidos de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa.
[0045] Então, a categoria à qual cada programa pertence é determinada à luz dos dados de desempenho de cada programa e da frequência de acesso à memória de cada programa e de acordo com um limite predefinido.
[0046] O limite predefinido inclui um primeiro limite, um segundo limite e um terceiro limite, onde o primeiro limite e o segundo limite são limites de dados de desempenho, e o terceiro limite é um limite de frequência de acesso à memória.
[0047] Exemplificativamente, os dados de desempenho são uma variação que é gerada quando a razão de aceleração de normalização de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa. Em um processo no qual a capacidade do LLC alocado para cada programa é ajustada e diminuída da capacidade máxima do LLC até 1/N da capacidade máxima do LLC, tomando-se um computador de núcleo quádruplo como um exemplo, onde N é 8, conforme mostrado na Figura 3, uma curva na qual a razão de aceleração de normalização de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa é obtida. Portanto, pode ser aprendido que uma maneira de categorização principal é como a seguir: se uma razão de aceleração de normalização de um programa é maior que o primeiro limite, pode ser conhecido que a deterioração em desempenho de um programa como esse é muito considerável quando a capacidade do recurso de LLC diminui, isto é, o desempenho de um programa como esse é significativamente afetado pela capacidade do recurso de LLC alocado, e um programa como esse é categorizado como um tipo de demanda alta 031; se uma razão de aceleração de normalização de um programa é menor que o primeiro limite e maior que o segundo limite, pode ser conhecido que a deterioração em desempenho de um programa como esse é moderada quando a capacidade do recurso de LLC diminui, isto é, o desempenho de um programa como esse é moderadamente afetado pela capacidade do recurso de LLC alocado, e um programa como esse é categorizado como um tipo de demanda média 032; ou se uma razão de aceleração de normalização de um programa for menor que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória for maior que o terceiro limite, pode ser conhecido que uma faixa de variação de desempenho de um programa como esse é muito pequena quando a capacidade do recurso de LLC diminui, e que a frequência de acesso à memória do programa é alta, isto é, o desempenho de um programa como esse é relativamente pouco afetado pela capacidade do recurso de LLC alocado, e o programa é de um tipo de demanda baixa 033; entretanto, uma vez que o desempenho de um programa como esse é significativamente afetado por uma capacidade da memória principal, o programa é de um tipo de acesso à memória intensivo; portanto, um programa como esse é categorizado como um tipo de demanda baixa e intensiva.
[0048] Exemplificativamente, o supracitado tipo de demanda alta 031 pode adicionalmente incluir especificamente instalação de cache de último nível (LLC Fitting, LLCF) e amigável ao cache de último nível (LLC Friendly, LLCFR); o supracitado tipo de demanda média 032 pode incluir especificamente balanço de cache de último nível (LLC Swing, LLCS); o supracitado tipo de demanda baixa 033 pode incluir especificamente: instalação de cache de núcleo (Core Cache Fitting, CCF) e sobrecarga de LLC (LLC Thrashing, LLCT).
[0049] S203: Selecionar uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho de acordo com a categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence.
[0050] Especificamente, a categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence é escrita para um kernel de sistema operacional, e então a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho é selecionada de acordo com uma política de decisão predefinida.
[0051] A categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence pode ser escrita para o kernel de sistema operacional usando-se um mecanismo /proc. A política de decisão predefinida pode ser uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo.
[0052] Especificamente, a categorização de cada programa no conjunto de trabalho é escrita para o kernel de sistema operacional, a árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional é buscada por um nó correspondente à luz da categoria de cada programa no conjunto de trabalho, de modo a determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho. A política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página e uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página.
[0053] A política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice de um Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM.
[0054] A política de particionamento colaborativa com base em coloração de página inclui: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC.
[0055] A política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados e inclui: uma política Apenas de Cache, na qual o particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC.
[0056] Exemplificativamente, os bits O-bits de endereço de índice sobrepostos do LLC e o Banco de DRAM podem ser o 14o e o 15o bits no quadro de página física, e quatro cores, isto é, 00, 01, 10, e 11, podem ser obtidas por meio de particionamento usando-se os dois bits de índice. Além disso, bits de índice 16°, 17° e 18° do LLC e os bits de índice 21° e 22° do Banco de DRAM também existem no quadro de página física.
[0057] Na A-MMCP, particionamento com base em coloração é realizado apenas pelo uso dos O-bits, isto é, o 14o e o 15o bits, o LLC pode ser particionado em 4 porções iguais, e o Banco de DRAM pode ser particionado em 4 porções iguais.
[0058] Na B-MMCP, particionamento com base em coloração é realizado usando-se os O-bits e um dos bits de índice do Banco de DRAM, isto é, o 14o, 15o, e 21o bits, o LLC pode ser particionado em 4 porções iguais, e o Banco de DRAM pode ser particionado em 8 porções iguais.
[0059] Na C-MMCP, particionamento com base em coloração é realizado usando-se os O-bits e um dos bits de índice do LLC, isto é, o 14o, 15o, e 16o bits, o LLC pode ser particionado em 8 porções iguais, e o Banco de DRAM pode ser particionado em 4 porções iguais.
[0060] Especificamente, o fato de que a árvore de decisão de política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo inclui: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta 031, a política Apenas de Banco é selecionada; se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, uma quantidade de programas no conjunto de trabalho é determinada adicionalmente; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, a A-MMCP é selecionada; caso contrário, a C-MMCP é selecionada, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média 032 e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, uma quantidade de programas no conjunto de trabalho é determinada adicionalmente; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, a A-MMCP é selecionada; caso contrário, a B-MMCP é selecionada, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador.
[0061] S204: Escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0062] Especificamente, a política de particionamento com base em coloração de página selecionada pode ser escrita para o kernel de sistema operacional usando-se o mecanismo /proc, e um sistema amigo (Buddy System) em um sistema operacional ajusta um mecanismo de alocação de memória, para completar um particionamento com base em operação de coloração.
[0063] Exemplificativamente, um mecanismo de gerenciamento e um mecanismo de recuperação no sistema amigo podem completar gerenciamento e recuperação em uma página exigida para coloração; o sistema amigo pode ajustar o mecanismo de alocação de memória, para permitir que o mecanismo de alocação de memória comute entre várias políticas de particionamento.
[0064] De acordo com o método de otimização de recurso de memória fornecido nessa modalidade da presente invenção, um recurso de LLC é particionado usando-se uma tecnologia de coloração de página, dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho são adquiridos, uma categoria de cada programa é obtida à luz de uma frequência de acesso à memória, uma política de particionamento com base em coloração de página do conjunto de trabalho é selecionada de acordo com a categoria de cada programa, e a política de particionamento com base em coloração de página é escrita para um kernel de sistema operacional, para completar processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente. Desse modo, uma política de particionamento colaborativa entre um LLC e um Banco de DRAM é implantada à luz de uma característica do conjunto de trabalho, e a interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de memória pode ser reduzida e mesmo eliminada, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.
[0065] Uma modalidade da presente invenção fornece um aparelho de otimização de recurso de memória 00. Conforme mostrado na Figura 4, o aparelho inclui: uma unidade de extremidade frontal 001, configurada para adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho, e categorizar cada programa comparando-se os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido, onde os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado; uma unidade de tomada de decisão 002, configurada para selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, onde a política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto em um LLC quanto em um banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM; e uma unidade de particionamento 003, configurada para escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0066] Conforme mostrado na Figura 5, a unidade de extremidade frontal 001 pode incluir uma unidade de coleta de dados 0011 e uma unidade de categorização 0012.
[0067] Opcionalmente, a unidade de coleta de dados 0011 é configurada para particionar o recurso de LLC em N porções usando uma tecnologia de coloração de página, tomar 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, onde o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
[0068] Opcionalmente, a unidade de categorização 0012 é configurada para contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa e a frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com o limite predefinido, onde o limite predefinido inclui um primeiro limite, um segundo limite e um terceiro limite, o primeiro limite e o segundo limite são limites de dados de desempenho, e o terceiro limite é um limite de frequência de acesso à memória; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória for maior que o terceiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
[0069] Opcionalmente, a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo; a unidade de tomada de decisão 002 é especificamente configurada para: escrever a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
[0070] Opcionalmente, a política de particionamento com base em coloração de página inclui a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página e uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página, onde, especificamente: a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM, onde a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página inclui: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados e inclui: uma política Apenas de Cache, na qual particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC.
[0071] Opcionalmente, a unidade de tomada de decisão 002 é adicionalmente especificamente configurada para: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco; se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a C-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador.
[0072] De acordo com o aparelho de otimização de recurso de memória fornecido nessa modalidade da presente invenção, um recurso de LLC é particionado usando-se uma tecnologia de coloração de página, dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho são adquiridos, uma categoria de cada programa é obtida à luz de uma frequência de acesso à memória, uma política de particionamento com base em coloração de página do conjunto de trabalho é selecionada de acordo com a categoria de cada programa, e a política de particionamento com base em coloração de página é escrita para um kernel de sistema operacional, para completar o processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente. Desse modo, uma política de particionamento colaborativa entre um LLC e um Banco de DRAM é implantada à luz de uma característica do conjunto de trabalho, e a interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de memória pode ser reduzida e mesmo eliminada, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.
[0073] Uma modalidade da presente invenção adicionalmente fornece um aparelho de otimização de recurso de memória 01. Conforme mostrado na Figura 6, o aparelho de otimização de recurso de memória 01 inclui: um barramento 011, e um processador 012, uma memória 013, e uma interface 014 conectados ao barramento 011, onde a interface 014 é configurada para se comunicar com um dispositivo externo.
[0074] A memória 013 é configurada para armazenar uma instrução. O processador 012 é configurado para executar a instrução, e é configurado para adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho, e categorizar cada programa comparando os dados de desempenho de cada programa e uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com um limite predefinido, onde os dados de desempenho de cada programa é uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado.
[0075] O processador 012 executa a instrução, e é adicionalmente configurado para selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, onde a política de particionamento com base em coloração de página inclui uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto em um LLC quanto em um banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM.
[0076] O processador 012 executa a instrução, e é adicionalmente configurado para escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, onde o kernel de sistema operacional realiza um processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
[0077] Nessa modalidade da presente invenção, opcionalmente, o processador 012 executa a instrução, e pode ser especificamente configurado para: particionar o recurso de LLC em N porções usando uma tecnologia de coloração de página, tomar 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, onde o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
[0078] Nessa modalidade da presente invenção, opcionalmente, o processador 012 executa a instrução, e pode ser especificamente configurado para: contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa e a frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa com o limite predefinido, onde o limite predefinido inclui um primeiro limite, um segundo limite e um terceiro limite, o primeiro limite e o segundo limite são limites de dados de desempenho, e o terceiro limite é um limite de frequência de acesso à memória; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória for maior que o terceiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
[0079] Nessa modalidade da presente invenção, opcionalmente, a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implantada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo. O processador 012 executa a instrução, e pode ser especificamente configurado para: escrever a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
[0080] Nessa modalidade da presente invenção, opcionalmente, a política de particionamento com base em coloração de página inclui a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página e uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página, onde, especificamente: a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM, onde a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página inclui: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados e inclui: uma política Apenas de Cache, na qual particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC.
[0081] Nessa modalidade da presente invenção, opcionalmente, o processador 012 executa a instrução, e pode ser especificamente configurado para: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco; se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a C-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, onde N é uma quantidade de núcleos de um processador.
[0082] De acordo com o aparelho de otimização de recurso de memória fornecido nessa modalidade da presente invenção, um recurso de LLC é particionado usando-se uma tecnologia de coloração de página, dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho são adquiridos, uma categoria de cada programa é obtida à luz de uma frequência de acesso à memória, uma política de particionamento com base em coloração de página do conjunto de trabalho é selecionada de acordo com a categoria de cada programa, e a política de particionamento com base em coloração de página é escrita para um kernel de sistema operacional, para completar processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente. Desse modo, uma política de particionamento colaborativa entre um LLC e um Banco de DRAM é implantada à luz de uma característica do conjunto de trabalho, e interferência mútua de processos ou cadeias em um recurso de memória pode ser reduzida e mesmo eliminada, desse modo aperfeiçoando o desempenho geral de um computador.
[0083] Nas diversas modalidades fornecidas no presente pedido, deve ser entendido que o aparelho e o método revelados podem ser implantados de outras maneiras. Por exemplo, as modalidades de aparelho descritas são meramente exemplificativas. Por exemplo, a divisão de módulo é meramente uma divisão de função lógica, e pode haver outras maneiras de divisão em uma implantação efetiva. Além disso, as conexões entre módulos exibidas ou discutidas podem ser implantadas usando-se algumas interfaces, e podem ser implantadas em formas eletrônicas, mecânicas ou outras.
[0084] Os módulos podem ser fisicamente separados ou não, e podem ser ou não unidades físicas. Alguns dos ou todos os módulos podem ser selecionados de acordo com exigências efetivas para alcançar os objetivos das soluções das modalidades.
[0085] Além disso, módulos funcionais nas modalidades da presente invenção podem ser integrados em um módulo de processamento, ou cada um dos módulos pode existir por si só fisicamente, ou dois ou mais módulos são integrados em um módulo. O módulo integrado pode ser implantado em uma forma de hardware, ou pode ser implantado em uma forma de hardware somado a um módulo funcional de software.
[0086] Quando o supracitado módulo integrado é implantado em uma forma de uma unidade funcional de software, a unidade integrada pode ser armazenada em uma mídia de armazenamento legível por computador. O módulo funcional de software é armazenado em uma mídia de armazenamento e inclui diversas instruções para instruir um dispositivo de computador (que pode ser um computador pessoal, um servidor, ou um dispositivo de rede) para realizar algumas das etapas dos métodos descritos nas modalidades da presente invenção. A supracitada mídia de armazenamento inclui: qualquer mídia que possa armazenar código de programa, tal como um pen drive USB, um disco rígido removível, uma memória apenas para leitura (Read-Only Memory, ROM), uma memória de acesso aleatório (Random Access Memory, RAM), um disco magnético, ou um disco óptico.
[0087] As supracitadas descrições são meramente maneiras de implantação específicas da presente invenção, mas não são destinadas a limitar o escopo de proteção da presente invenção. Qualquer variação ou substituição prontamente percebida por uma pessoa versada na técnica dentro do escopo técnico revelado na presente invenção estará abrangida pelo escopo de proteção da presente invenção. Portanto, o escopo de proteção da presente invenção estará sujeito ao escopo de proteção das reivindicações.

Claims (15)

1. Método de otimização de recurso de memória, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende: adquirir (S101) dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho; categorizar (S101) cada programa de acordo com os dados de desempenho de cada programa e com uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa, em que os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado; selecionar (S102), à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, em que a política de particionamento com base em coloração de página compreende uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto em um LLC quanto em um banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM; e escrever (S103) a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, em que o kernel de sistema operacional realiza processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a aquisição (S101) de dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho compreende: particionar o recurso de LLC em N porções, tomando 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, em que o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM; e a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página compreende: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a categorização (S101) de cada programa de acordo com os dados de desempenho de cada programa e com uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa compreende: contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa com um limite de dados de desempenho predefinidos, em que o limite de dados de desempenho compreende um primeiro limite e um segundo limite, e o primeiro limite é maior que o segundo limite; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória do programa for maior que um limite de frequência de acesso à memória predefinido, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a seleção (S102), à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, de uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho compreende: se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a C-MMCP, em que N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há nenhum tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas é menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, em que N é uma quantidade de núcleos de um processador.
6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de particionamento com base em coloração de página adicionalmente compreende uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página, a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados, e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página compreende: uma política Apenas de Cache, na qual particionamento com base em coloração de página é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC; e a seleção (S102), à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, de uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho adicionalmente compreende: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implementada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo; e a seleção (S102), à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, de uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho compreende: entrar com a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
8. Aparelho de otimização de recurso de memória, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho compreende: uma unidade de coleta de dados (0011), configurada para adquirir dados de desempenho de cada programa em um conjunto de trabalho; uma unidade de categorização (0012), configurada para categorizar cada programa de acordo com os dados de desempenho de cada programa e com uma frequência de acesso à memória, obtida por meio de coleta de estatísticas, de cada programa, em que os dados de desempenho de cada programa são uma variação que é gerada quando um indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com uma capacidade de um recurso de cache de último nível LLC alocado; uma unidade de tomada de decisão (002), configurada para selecionar, à luz de categorização de cada programa no conjunto de trabalho e de uma política de decisão predefinida, uma política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho, em que a política de particionamento com base em coloração de página compreende uma política de particionamento colaborativa com base em coloração de página para realizar particionamento com base em coloração de página tanto no LLC quanto no banco de memória de acesso aleatório dinâmica Banco de DRAM; e uma unidade de particionamento (002), configurada para escrever a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho para um kernel de sistema operacional, em que o kernel de sistema operacional realiza processamento de particionamento com base em coloração de página correspondente.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de coleta de dados (0011) é especificamente configurada para: particionar o recurso de LLC em N porções, tomar 1/N de uma capacidade máxima do recurso de LLC como um nível, alocar a capacidade máxima do recurso de LLC para cada programa no começo, e diminuir a capacidade do recurso de LLC alocado para cada programa em um nível em cada ajuste, até que a capacidade seja diminuída para 1/N da capacidade máxima do recurso de LLC; e monitorar uma variação que é gerada quando o indicador de desempenho predefinido de cada programa varia com a capacidade do recurso de LLC alocado em um processo de ajuste, e usar a variação como os dados de desempenho de cada programa, em que o indicador de desempenho predefinido é uma razão de aceleração de cada programa.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento de usar bits O-bits de endereço de índice sobrepostos como bits de índice de particionamento com base em coloração de página, e os O-bits são bits de endereço sobrepostos de bits de índice do LLC e bits de índice do Banco de DRAM em um quadro de página física, e são usados para indexar particionamento com base em coloração de página tanto para o LLC quanto para o Banco de DRAM; e a política de particionamento colaborativa com base em coloração de página compreende: uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria A A-MMCP, na qual os O-bits são usados como bits de índice de particionamento, e o LLC e o Banco de DRAM são particionados em uma mesma quantidade de porções iguais; uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria B B-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do Banco de DRAM são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é maior que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC; e uma política de particionamento colaborativa de memória multinível categoria C C-MMCP, na qual os O-bits e um bit de índice do LLC são usados como bits de índice de particionamento, o LLC e o Banco de DRAM são particionados em diferentes quantidades de porções iguais, e uma quantidade de porções iguais particionadas do Banco de DRAM é menor que uma quantidade de porções iguais particionadas do LLC.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de categorização (0012) é especificamente configurada para: contar uma quantidade de vezes que cada programa acessa uma memória principal em um estágio predefinido de um processo de execução, para se obter a frequência de acesso à memória de cada programa; comparar os dados de desempenho de cada programa com um limite de dados de desempenho predefinido, em que o limite de dados de desempenho compreende um primeiro limite e um segundo limite, e o primeiro limite é maior que o segundo limite; e se os dados de desempenho de um programa forem maiores que o primeiro limite, categorizar o programa como um tipo de demanda alta; se os dados de desempenho de um programa forem menores que o primeiro limite e maiores que o segundo limite, categorizar o programa como um tipo de demanda média; ou se os dados de desempenho de um programa forem menores que o segundo limite e uma frequência de acesso à memória do programa for maior que um limite de frequência de acesso à memória predefinida, categorizar o programa como um tipo de demanda baixa e intensiva.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de tomada de decisão (002) é especificamente configurada para: se há o tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a C-MMCP, em que N é uma quantidade de núcleos de um processador; ou se há o tipo de demanda média e não há tipo de demanda baixa e intensiva em uma categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence, determinar adicionalmente uma quantidade de programas no conjunto de trabalho; e se a quantidade de programas for menor que ou igual a N, selecionar a A-MMCP; caso contrário, selecionar a B-MMCP, em que N é uma quantidade de núcleos de um processador.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de particionamento com base em coloração de página adicionalmente compreende uma política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página, a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página é uma política de particionamento na qual os O-bits não são usados, e a política de particionamento não colaborativa com base em coloração de página compreende: uma política Apenas de Cache, na qual particionamento com base em coloração é realizado no LLC usando-se o bit de índice do LLC, e particionamento com base em coloração não é realizado no Banco de DRAM; e uma política Apenas de Banco, na qual particionamento com base em coloração é realizado no Banco de DRAM usando-se o bit de índice do Banco de DRAM, e particionamento com base em coloração não é realizado no LLC; e a unidade de tomada de decisão (002) é adicionalmente configurada para: se cada categoria à qual cada programa no conjunto de trabalho pertence for do tipo de demanda alta, selecionar a política Apenas de Banco.
14. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a política de decisão predefinida é uma árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional, e a árvore de decisão de política de particionamento é implementada no kernel de sistema operacional em forma de algoritmo; e a unidade de tomada de decisão (002) é especificamente configurada para: entrar com a categorização de cada programa no conjunto de trabalho para o kernel de sistema operacional, e buscar na árvore de decisão de política de particionamento no kernel de sistema operacional um nó correspondente à luz de uma categoria de cada programa no conjunto de trabalho, para determinar a política de particionamento com base em coloração de página correspondente ao conjunto de trabalho.
15. Mídia de armazenamento legível por computador, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um conjunto de instruções executáveis, que, quando executadas em um computador, fazem com que o computador realize o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
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