CN102446136A - 自适应的大页分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种自适应的大页分配方法及装置，包括：获取用户进程的虚地址空间；将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。本申请采用大页配置策略，将虚地址空间与不同页面粒度进行匹配获得大页组合，由于未限制固定的页面粒度，因此可以灵活地进行大页分配，不会造成物理页面的申请失败；并且，由于页面粒度不固定，因此所分配的大页组合不会占用多余的内存资源，提高了内存资源的利用率。

Description

自适应的大页分配方法及装置

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种自适应的大页分配方法及装置。

背景技术

典型的计算终端中通常包含一个CPU(Central Processing Unit，中央处理器)和一个物理内存，若干用户进程共用该物理内存。现有技术中，对于每个用户进程，都可以通过虚地址实现对物理内存的访问，即当某个用户程序访问虚地址时，CPU通过查询TLB(Translation Look side Buffer，转换旁视缓冲器)执行虚实转换。虚地址是虚空间的描述符，物理地址是物理空间的描述符，每个用户进程都有自己的虚空间，每个虚空间可以对应不同的物理空间。TLB中的条目记录的就是虚空间与物理空间的对应关系，当根据用户进程访问的虚空间查询TLB时，如果无法找到对应的物理空间，则表示TLB不命中(称为TLB-MISS)，在TLB中增加条目记录该虚空间与当前所分配的物理空间的对应关系。

现有计算终端的CPU通过提供了一种大页的方式，来减少TLB-MISS的次数，每个页面都对应了一定大小的虚空间和实空间。该大页方式的原理就是每一个TLB条目，从原来一个虚拟页面寻址一个物理页面，变成寻址多个物理页面，不同的物理页面数称为不同的页面粒度。由此同样多的TLB条目就可以映射更大的物理空间，从而减少了TLB-MISS的次数。

发明人在对现有技术的研究过程中发现，现有技术中通常规定固定页面粒度的大页配置，例如，均限定为512个物理页面的配置，则当计算终端无法找到满足该固定页面粒度的大页配置时，就会造成申请失败；另外，当虚拟页面不能正好匹配固定页面粒度的大页配置时，将造成内存资源浪费，例如，计算终端配置的页面粒度为256页，而虚拟页面为264页时，按照现有方式则需要为该虚拟页面分配两个大页(每个大页包含256个物理页面)，但由于第二个物理大页中仅需要使用8个物理页面，因此造成了内存资源的浪费。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种自适应的大页分配方法及装置，以解决现有技术中的大页分配方式，容易配置失败且浪费内存资源的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

一种自适应的大页分配方法，包括：

获取用户进程的虚地址空间；

将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

还包括：预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

所述若干页面粒度包括：512物理页面、256物理页面、64物理页面、8物理页面。

所述获取用户进程的虚拟地址空间包括：

获取用户进程的虚地址；

根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合包括：

将所述虚地址空间转换为对应的虚拟页面；

将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较；

根据比较的结果生成若干大页的组合。

所述将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较包括：

按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；

判断所述虚拟页面是否大于所提取的页面粒度的大页数，若是，则为所述虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页，并在未提取完所有页面粒度时，返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；若否，并在未提取完所有页面粒度时，直接返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；

当按照页面粒度从高到低的顺序提取完所有页面粒度后，为剩余的虚拟页面分配与其大小一致的物理页面。

还包括：

当所述虚拟页面大于所提取的页面粒度的大页数时，判断物理内存中是否有满足与所提取的页面粒度对应的大页，若是，则执行所述为虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页的步骤，否则，执行所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤。

一种自适应的大页分配装置，包括：

获取单元，用于获取用户进程的虚地址空间；

匹配单元，用于将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

分配单元，用于将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

还包括：

预置单元，用于预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

所述获取单元包括：

虚地址获取单元，用于获取用户进程的虚地址；

虚地址计算单元，用于根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

所述匹配单元包括：

空间转换单元，用于将所述虚地址空间转换为对应的虚拟页面；

页面比较单元，用于将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较；

大页组合单元，用于根据比较的结果生成若干大页的组合。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例中获取用户进程的虚地址空间，将虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，将匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。本申请采用大页配置策略，将虚地址空间与不同页面粒度进行匹配获得大页组合，由于未限制固定的页面粒度，因此可以灵活地进行大页分配，不会造成物理页面的申请失败；并且，由于页面粒度不固定，因此所分配的大页组合不会占用多余的内存资源，提高了内存资源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请自适应的大页分配方法的第一实施例流程图；

图2为本申请自适应的大页分配方法的第二实施例流程图；

图3为本申请自适应的大页分配装置的第一实施例框图；

图4A为本申请自适应的大页分配装置的第二实施例框图；

图4B为图4A中获取单元的实施例框图；

图4C为图4A中匹配单元的实施例框图。

具体实施方式

在如下本申请的多个实施例中，有些实施例提供了一种自适应的大页分配方法，有些实施例提供了一种自适应的大页分配装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中技术方案作进一步详细的说明。

参见图1，为本申请自适应的大页分配方法的第一实施例流程图：

步骤101：获取用户进程的虚地址空间。

具体的，获取用户进程的虚地址，根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

步骤102：将虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合。

具体的，将虚地址空间转换为对应的虚拟页面，将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较，根据比较的结果生成若干大页的组合。

其中，页面粒度可以包括：包含512物理页面、256物理页面、64物理页面、8物理页面。

步骤103：将匹配得到的若干大页的组合分配给该虚地址空间。

参见图2，为本申请自适应的大页分配方法的第二实施例流程图，该实施例详细示出了本申请中自适应的大页分配过程：

步骤201：预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

页面粒度可以包括：包含512物理页面、256物理页面、64物理页面、8物理页面。需要说明的是，本申请实施例不限制于上述页面粒度的配置，可以根据计算终端的实际需要灵活配置页面粒度。

步骤202：获取用户进程的虚地址。

在计算终端的操作系统虚拟内存机制中，用户进程的虚拟内存由若干虚地址空间组成，用户进程所要访问的虚地址均属于这些虚地址空间中。

步骤203：根据虚地址计算该虚地址对应的虚地址空间，得到该虚地址空间的起始地址和结束地址。

根据虚拟地址计算出该虚地址所处的虚地址空间时，根据虚地址空间在操作系统核心中的组织方式，例如，可以采用现有技术中的红黑树搜索方式，即通过搜索红黑树得到该虚地址空间的描述符，根据该描述符可以获取虚地址空间的起始地址和结束地址，起始地址和结束地址用[start～end]表示。

步骤204：将虚地址空间转换为对应的虚拟页面。

计算终端的操作系统可以设定基础页面的大小，例如一个基础页面有4K，则对于8K的虚地址空间就相应包含2个虚拟页面，同理，8K的物理内存空间也相应包含2个物理页面。

在得到虚地址空间的大小后，用虚地址空间的大小除以基础页面的大小就可以得到转换后的虚拟页面。

步骤205：将虚拟页面依次与大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较。

具体的，按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；判断虚拟页面是否大于所提取的页面粒度的大页数，若是，则为该虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页，并在未提取完所有页面粒度时，返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；若否，并在未提取完所有页面粒度时，直接返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；当按照页面粒度从高到低的顺序提取完所有页面粒度后，为剩余的虚拟页面分配与其大小一致的物理页面。

以虚地址空间为264页面为例，现有技术中，当固定的页面粒度为256物理页面时，则需要为该虚地址空间分配2个256物理页面的大页，相当于浪费了248物理页面的物理内存空间；而采用本申请实施例后，可以灵活地为该虚拟地址空间分配一个256物理页面的大页和一个8物理页面的大页，因此不会浪费物理内存空间。

另外，需要说明的是，上述实施过程中均假设内存中含有符合页面粒度的大页。进一步的，当判断虚拟页面大于所提取的页面粒度的大页数时，还可以判断物理内存的使用情况，即判断此时内存中是否有满足与所提取的页面粒度对应的大页。例如，假设虚拟页面数为66页，此时满足64物理页面的页面粒度，但在实际的物理内存中没有64物理页面的大页，此时操作系统核心则无法为其分配64物理页面的大页，因而需要转入下一步判定是否满足下一级页面粒度32物理页面的内存空间，如果满足，则为其分配32物理页面的大页，否则，转入下一个页面粒度的判断，知道根据物理内存的实际情况分配完大页。

本申请实施例中对于判断物理内存的内存管理机制，可以采用现有对内存进行监测的方式，具体的监测过程在此不再赘述。

步骤206：根据比较的结果生成若干大页的组合。

步骤207：将匹配得到的若干大页的组合分配给虚地址空间。

下面以为361页面的虚地址空间进行大页分配为例描述本申请实施例的分配过程：

假设预先配置的页面粒度按照从高到低的顺序包括512物理页面、256物理页面、64物理页面、8物理页面。当确定用户进程需要访问的虚空间大小为361页面时，按照如下过程将361页面的虚空间与各个页面粒度进行比较：将虚空间361页面与最高的512物理页面进行比较；由于361页面小于512物理页面，因此顺序比较下一个页面粒度，将361页面与256物理页面进行比较，由于361页面大于256物理页面，因此可以为虚地址空间分配一个256物理页面的大页，361页面减去已分配的256物理页面，剩余105页面；将105页面顺序与下一个页面粒度64物理页面进行比较，由于105页面大于64物理页面，因此继续为虚空间地址分配一个64物理页面的大页，105页面减去已分配的64物理页面，剩余41页面；将41页面顺序与下一个页面粒度8物理页面进行比较，由于41页面大于8物理页面，因此继续为虚空间地址分配五个8物理页面的大页，41页面减去已分配的40物理页面，剩余1页面；此时所有的页面粒度已经比较完毕，将该1页面按照系统中的基础页面进行处理，即分配1物理页面。

通过上述自适应的大页分配过程，得到的大页组合包括1个256物理页面，1个64物理页面，5个8物理页面和1个基础物理页面，将上述大页组合分配给361页面的虚地址空间即可。由此可知，由于未限制固定的页面粒度，因此采用本申请实施例的自适应分配方式，可以灵活地进行大页分配，不会造成物理页面的申请失败；并且，由于页面粒度不固定，因此所分配的大页组合不会占用多余的内存资源，提高了内存资源的利用率。

与本申请自适应的大页分配方法的实施例相对应，本申请还提供了自适应的大页分配装置的实施例。

参见图3，为本申请自适应的大页分配装置的第一实施例框图：

该大页分配装置包括：获取单元310、匹配单元320和分配单元330。

其中，获取单元310，用于获取用户进程的虚地址空间；

匹配单元320，用于将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

分配单元330，用于将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

参见图4A，为本申请自适应的大页分配装置的第二实施例框图：

该大页分配装置包括：预置单元410、获取单元420、匹配单元430和分配单元440。

其中，预置单元410，用于预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

获取单元420，用于获取用户进程的虚地址空间；

匹配单元430，用于将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

分配单元440，用于将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

参见图4B，为图4A中获取单元420的实施例框图：

该获取单元420包括：

虚地址获取单元421，用于获取用户进程的虚地址；

虚地址计算单元422，用于根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

参见图4C，为图4A中匹配单元430的实施例框图：

该匹配单元430包括：

空间转换单元431，用于将所述虚地址空间转换为对应的虚拟页面；

页面比较单元432，用于将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较；

大页组合单元433，用于根据比较的结果生成若干大页的组合。

具体的，页面比较单元432按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；判断所述虚拟页面是否大于所提取的页面粒度的大页数，若是，则为所述虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页，并在未提取完所有页面粒度时，返回执行所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；若否，并在未提取完所有页面粒度时，直接返回执行所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；当按照页面粒度从高到低的顺序提取完所有页面粒度后，为剩余的虚拟页面分配与其大小一致的物理页面。

通过以上的实施方式的描述可知，本申请实施例中获取用户进程的虚地址空间，将虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，将匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。本申请采用大页配置策略，将虚地址空间与不同页面粒度进行匹配获得大页组合，由于未限制固定的页面粒度，因此可以灵活地进行大页分配，不会造成物理页面的申请失败；并且，由于页面粒度不固定，因此所分配的大页组合不会占用多余的内存资源，提高了内存资源的利用率。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本申请实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种自适应的大页分配方法，其特征在于，包括：

获取用户进程的虚地址空间；

将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若干页面粒度包括：512物理页面、256物理页面、64物理页面、8物理页面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用户进程的虚拟地址空间包括：

获取用户进程的虚地址；

根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合包括：

将所述虚地址空间转换为对应的虚拟页面；

将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较；

根据比较的结果生成若干大页的组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较包括：

按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度；

判断所述虚拟页面是否大于所提取的页面粒度的大页数，若是，则为所述虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页，并在未提取完所有页面粒度时，返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；若否，并在未提取完所有页面粒度时，直接返回所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤；

当按照页面粒度从高到低的顺序提取完所有页面粒度后，为剩余的虚拟页面分配与其大小一致的物理页面。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述虚拟页面大于所提取的页面粒度的大页数时，判断物理内存中是否有满足与所提取的页面粒度对应的大页，若是，则执行所述为虚拟地址空间分配与所提取的页面粒度对应的大页的步骤，否则，执行所述按照页面粒度从高到低的顺序提取一种页面粒度的步骤。

8.一种自适应的大页分配装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取用户进程的虚地址空间；

匹配单元，用于将所述虚地址空间的范围分别与所配置的大页策略中的页面粒度进行匹配，得到若干大页的组合；

分配单元，用于将所述匹配得到的若干大页的组合分配给所述虚地址空间。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

预置单元，用于预先配置包含若干页面粒度的大页策略。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

虚地址获取单元，用于获取用户进程的虚地址；

虚地址计算单元，用于根据所述虚地址计算所述虚地址对应的虚地址空间，得到所述虚地址空间的起始地址和结束地址。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述匹配单元包括：

空间转换单元，用于将所述虚地址空间转换为对应的虚拟页面；

页面比较单元，用于将所述虚拟页面依次与所述大页策略中按照从高到低的顺序排列的页面粒度进行比较；

大页组合单元，用于根据比较的结果生成若干大页的组合。

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