CN105808448A - 内存管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明了一种内存管理方法及系统，该方法包括：物理节点在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足所接收的内存占用请求；当不满足时，向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存。通过本发明的实施，当某物理节点的本地内存不能满足某应用的内存占用需求时，将向其所属的内存管理系统请求网络内存，这样当内存管理系统中的其他物理节点有空闲内存时，就可以进行调度，完成该应用，而非现有技术那样直接响应失败消息，从而降低了内存浪费。

Description

内存管理方法及系统

技术领域

本发明涉及云系统领域，特别地涉及一种用于管理云系统内物理节点内存的内存管理方法及系统。

背景技术

虚拟化技术和云系统的结合带来了全新的资源整合及使用模式，基于虚拟化技术的资源按需分配与调度可以提高云系统资源的利用率，从而降低用户成本。

在如图1所示的包含三个物理节点的云系统中，物理节点1总内存为部署两个VM(VirtualMachine，虚拟机)之后，空闲内存为4G，物理节点2部署三个VM，空闲内存2G，物理节点3部署三个VM，空闲内存2G；若需要在该云系统内新部署一个8G内存的虚拟机，按照现有处理方案，云系统内的三个物理节点的空闲内存都不能满足虚拟机的占用需求，将返回虚拟机建立失败响应，此时云系统存在8G大小的空闲内存碎片。即在现有技术中，云系统内各物理节点只能管理和使用各自的内存，当在一个物理节点上创建虚拟机且内存不足的情况下，无法使用该云系统内其他物理节点上的空闲内存，这样云系统就产生了很多内存碎片(物理节点1的4G空闲内存、物理节点2的2G空闲内存等)，降低了云系统内存利用率。

因此，如何提供一种可降低云系统中物理节点内存浪费的内存管理技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种内存管理方法及系统，可以降低云系统内物理节点内存的浪费。

本发明提供了一种内存管理方法，在一个实施例中，该方法包括：物理节点在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足内存占用请求；当不满足时，向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存。

进一步的，上述实施例还包括：管理节点选择至少一个物理节点，建立内存管理系统。

进一步的，上述实施例在建立内存管理系统之后，还包括：管理节点获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立节点标识及内存资源对应的资源索引表。

进一步的，上述实施例在物理节点向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存之后，还包括：管理节点查询资源索引表，根据网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，向物理节点反馈结果。

进一步的，上述实施例中的根据网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源的步骤包括：当其他物理节点的内存资源总和小于网络内存时，调度失败，物理节点在调度失败时，针对内存占用请求反馈请求失败；当其他物理节点的内存资源总和大于网络内存时，调度成功，管理节点将为网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至物理节点，物理节点根据管理节点的反馈结果执行内存占用请求。

进一步的，上述实施例在建立资源索引表之后，还包括：管理节点与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

进一步的，上述实施例在建立资源索引表之后，还包括：管理节点接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据更新信息更新资源索引表。

本发明提供了一种内存管理系统，在一个实施例中，其包括管理节点及至少一个物理节点，其中，物理节点用于在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足内存占用请求，当不满足时，向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存。

进一步的，上述实施例中的管理节点还用于选择至少一个物理节点，建立内存管理系统。

进一步的，上述实施例中的管理节点还用于在建立内存管理系统之后，获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立节点标识及内存资源对应的资源索引表。

进一步的，上述实施例中的管理节点还用于查询资源索引表，根据网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，向物理节点反馈结果。

进一步的，上述实施例中的管理节点具体用于当其他物理节点的内存资源总和小于网络内存时，调度失败，物理节点在调度失败时，针对内存占用请求反馈请求失败；当其他物理节点的内存资源总和大于网络内存时，调度成功，管理节点将为网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至物理节点，物理节点根据管理节点的反馈结果执行内存占用请求。

进一步的，上述实施例中的管理节点还用于在建立资源索引表之后，与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

进一步的，上述实施例中的管理节点还用于在建立资源索引表之后，接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据更新信息更新资源索引表。

本发明的有益效果：

本发明提供的方案，当某物理节点的本地内存不能满足某应用的内存占用需求时，将向其所属的内存管理系统请求网络内存，这样当内存管理系统中的其他物理节点有空闲内存时，就可以进行调度，完成该应用，而非现有技术那样直接响应失败消息，从而降低了内存浪费。

附图说明

图1为现有云系统的内存示意图；

图2为本发明第一实施例提供的内存管理方法的流程图；

图3为本发明第二实施例提供的内存管理系统的结构示意图；

图4为本发明第三实施例中云系统的结构示意图；

图5为本发明第三实施例中内存管理方法的流程图。

具体实施方式

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

本发明所涉及的物理节点是指云系统中提供存储资源的节点，管理节点可以通过软件或者新装置模块等方式实现，其可以设置在新的功能节点上，也可以设置在云系统的某个物理节点上，本地内存是指某物理节点自身能够提供的内存空间，网络内存是指某物理节点需要其所属内存管理系统的其他物理节点提供的空闲内存，如某物理节点接收到的内存占用需求要求10G内存，该物理节点的本地内存可以提供4G，那么该节点就需要向所属内存管理系统的管理节点请求6G的网络内存。

第一实施例：

图2为本发明第一实施例提供的内存管理方法的流程图，由图2可知，在本实施例中，本发明提供的内存管理方法包括以下步骤：

S201：物理节点在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足内存占用请求；当不满足时，执行步骤S202，若满足，则执行内存占用请求；

本发明所涉及的内存占用请求包括各种类型的需要云系统为其分配内存空间的应用所发起的请求，如常见的虚拟机VM建立请求等等。

本发明中的检测本地内存是否满足内存占用请求是指接收到内存占用请求的物理节点检测其自身所能提供的空闲内存是否大于或者等于内存占用请求所请求的内存；若该物理节点所能提供的空闲内存大于或等于内存占用请求所请求的内存，则本地内存满足所接收的内存占用请求；若接收到内存占用请求的物理节点所能提供的空闲内存大小小于内存占用请求所请求的内存大小，则本地内存不满足所接收的内存占用请求。

例如，接收到内存占用请求的物理节点所能提供的空闲内存为10G时，若内存占用请求所请求的内存为10G(或者小于10G)时，则满足，此时执行内存占用请求，如建立虚拟机VM；当内存占用请求所请求的内存为12G(或者大于10G)时，则不满足，此时执行步骤S202；

S202：物理节点向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存；

物理节点在请求网络内存前，需要计算所需求的网络内存的大小，如当内存占用请求所请求的内存为12G、本地内存为10G时，那么所需要的网络内存为2G。当然，在实际应用中，为了保证物理节点的运行性能，往往会为其预留一定大小的内存，如1G等，那么此时，所需要的网络内存则为3G。

这样，当物理节点所属的内存管理系统可以提供网络内存时，该物理节点的空闲内存10G就可以工作起来，避免了内存的浪费。

在一些实施例中，图2所示实施例还包括：管理节点选择至少一个物理节点，建立包内存管理系统的步骤。具体的，如下文本发明第三实施例中所示例的那样，管理节点选择3个物理节点，建立包括3个物理节点的内存管理系统，这3个物理节点所提供的空闲内存可以共用。

在一些实施例中，如下文本发明第三实施例中所示例的那样，上述实施例在建立内存管理系统之后，还包括：管理节点获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立各物理节点的节点标识及内存资源对应的资源索引表。

在一些实施例中，如下文本发明第三实施例中所示例的那样，上述实施例在物理节点向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存之后，还包括：管理节点查询资源索引表，根据接收到的网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，并向请求网络内存的物理节点反馈结果。

在一些实施例中，如下文本发明第三实施例中所示例的那样，上述实施例中的根据网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源的步骤包括：当其他物理节点的内存资源总和小于网络内存时，调度失败，物理节点在调度失败时，针对内存占用请求反馈请求失败；当其他物理节点的内存资源总和大于网络内存时，调度成功，管理节点将为网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至物理节点，物理节点根据管理节点的反馈结果执行内存占用请求。

在一些实施例中，如本发明第三实施例中的那样，上述实施例在建立资源索引表之后，还包括：管理节点与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

在一些实施例中，如本发明第三实施例中的那样，上述实施例在建立资源索引表之后，还包括：管理节点接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据更新信息更新资源索引表。在实际应用中，物理节点在内存被占用时、被占用的内存释放时、节点由可用变为不可用(不在线)或节点由不可用变为可用(在线)时、节点新加入到内存管理系统等情况时，都会造成所属内存管理系统的内存资源发生变化，需要向管理节点发送内存资源更新信息，告知管理节点需要更新资源索引表。

第二实施例：

图3为本发明第二实施例提供的内存管理系统的结构示意图，由图3可知，在本实施例中，本发明提供的内存管理系统3包括：管理节点31及至少一个物理节点32(图3示例性的给出了2个物理节点的场景)，其中，物理节点32用于检测本地内存是否满足所接收的内存占用请求，当不满足时，向所属内存管理系统3的管理节点31请求网络内存。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31还用于选择至少一个物理节点，建立内存管理系统3。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31还用于在建立内存管理系统之后，获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立节点标识及内存资源对应的资源索引表。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31还用于查询资源索引表，根据网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，向物理节点反馈结果。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31具体用于当其他物理节点的内存资源总和小于网络内存时，调度失败，物理节点在调度失败时，针对内存占用请求反馈请求失败；当其他物理节点的内存资源总和大于网络内存时，调度成功，管理节点将为网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至物理节点，物理节点根据管理节点的反馈结果执行内存占用请求。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31还用于在建立资源索引表之后，与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

在一些实施例中，上述实施例中的管理节点31还用于在建立资源索引表之后，接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据更新信息更新资源索引表。

现结合具体应用场景对本发明做进一步的诠释说明。

第三实施例：

在本实施例中，假设在云系统中选择4个物理节点形成一个内存管理系统，并将其中一个物理节点设置为管理节点、其他的物理节点作为该内存管理系统内的物理节点，实现主从控制，在实际应用中，这些物理节点都是一个单独的物理设备,比如刀片,服务器等。

如图4所示，管理节点所建立的云系统的内存管理系统包括3个物理节点(记为物理节点a、b、c)，以虚拟机VM需要在物理节点a上建立新的虚拟机，向物理节点a发起建立新的虚拟机的内存占用请求为应用场景，并结合图5，对本发明做进一步的诠释说明：

S501-S503：建立内存管理系统；

确定管理节点及云系统的物理节点(图5未示出该步骤)，每个管理节点管理多个物理节点。内存管理系统的管理节点及物理节点上电成功后，管理节点向各物理节点发送建链请求；各物理节点收到请求后，立即向管理节点发送响应，并将自己的节点标识发送管理节点；管理节点收到响应后，记录各物理节点的标识以及状态(是否可用)，并响应物理节点建链成功。

S504：建立资源索引表；

建链成功后，物理节点向管理节点上报内存信息，内存信息包括各物理节点的空闲内存大小；管理节点收到内存信息后，记录内存信息，建立内存信息到物理节点的映射，生成资源索引表。资源索引表示例性的如下表1所示：

节点标识	节点状态	内存资源
			物理节点a	可用	10G
物理节点b	可用	12G
			物理节点c	可用	6G

表1

S505-S506：系统保活；

内存管理系统内的管理节点与各物理节点通过保活操作进行系统保活。管理节点定时向各物理节点发送保活请求，以确定各个物理节点是否在线；各物理节点收到保活请求后，将本节点的状态(是否可用/是否在线等)发送给管理节点。如果管理节点收到的状态正常(可用/在线)，表明物理节点在线，资源索引表不变；如果管理节点收到的状态异常(不可用/不在线)或者三次请求后，均未得到响应，表示物理节点异常，管理节点在资源索引表中将对应物理节点的节点状态置成不可用状态；当物理节点恢复/重新上线后，重新将资源索引表中对应物理节点的节点状态恢复为正常(可用/在线)。

S507-S510：虚拟机VM需要在物理节点a上部署VM，并且物理节点a的本地内存满足需求，更新物理节点a的内存信息；

VM将向物理节点a发送内存占用请求；物理节点a查看本地内存是否满足需求，如果满足内存占用请求，则向VM发送内存分配成功响应；VM收到内存分配响应后，开始进入部署VM阶段；VM部署成功后，将向物理节点a发送VM部署完成响应；物理节点a收到VM部署完成响应后，物理节点a向管理节点上报内存占用情况，管理节点收到上报后，更新资源索引表中物理节点a对应的内存信息，重新记录内存占用和空闲信息，将内存信息更新为建立VM之后所剩余的空闲内存。

S511-S519：虚拟机VM需要在物理节点a上部署VM，并且物理节点a的本地内存不满足需求，物理节点a请求网络内存，内存管理系统可以满足网络内存，更新多个物理节点的内存信息；

VM将向物理节点a发送内存资源占用请求；物理节点a查看本地内存是否满足需求，如果物理节点a本地内存不能满足内存占用需求，物理节点a向管理节点发送内存资源请求。

当管理节点根据资源索引表确定内存管理系统中其与物理节点所能提供的所有空闲内存之和大于/等于网络内存时，认为遍历成功。

在遍历成功之后，管理节点根据资源索引表中对各个物理节点分别查询，查找单个空闲内存大于网络内存的物理节点，若查询到多个物理节点时，选择空闲内存最小的那个物理节点以降低内存碎片。如需要的网络内存为5G时，资源索引表内的物理节点b及c都满足，选择物理节点c。之后，管理节点找出物理节点c的位置等通信信息，以向物理节点c发送内存占用通知，通知物理节点c其部分内存(携带所占用的内存大小的参数，如占用5G)会被远程占用。物理节点c向管理节点发送内存分配成功的信息，之后，管理节点向物理节点a发送内存分配成功响应；物理节点a向VM发送内存分配成功响应，VM收到内存分配响应后，开始进入部署VM阶段，VM部署成功后，将向物理节点a发送VM部署完成响应。

在遍历成功之后，管理节点根据资源索引表中对各个物理节点分别查询，若单个物理节点都并不能满足网络内存，就需要多个物理节点相互配合。例如需要的网络内存为15G时，单独物理节点b及c都不能满足，而物理节点b及物理节点c相互配合后，能提供18G的空闲内存，大于网络内存，此时也认为遍历成功。管理节点根据资源索引表找出对应的节点物理节点b及c的位置等通信信息，同时向物理节点b及c发送内存占用通知，并通知所占用内存的大小，由于物理节点b及物理节点c配合能提供18G的空闲内存，可以根据预设的方式确定各物理节点占用的内存大小，如优选占用较少资源的物理节点等方式，占用物理节点c所提供的6G空闲内存，占用物理节点b所提供的12G空闲内存中的9G。之后，管理节点分别找出物理节点b及物理节点c的位置等通信信息，向物理节点c发送内存占用通知，通知物理节点c其部分内存(如占用6G)会被远程占用，向物理节点b发送内存占用通知，通知物理节点b其部分内存(如占用9G)会被远程占用。物理节点b及物理节点c分别向管理节点发送内存分配成功的信息，之后，管理节点向物理节点a发送内存分配成功响应；物理节点a向VM发送内存分配成功响应，VM收到内存分配响应后，开始进入部署VM阶段，VM部署成功后，将向物理节点a发送VM部署完成响应。

物理节点a收到VM部署完成响应后，向管理节点上报内存占用情况，管理节点收到上报后，更新资源索引表中物理节点a对应的内存块信息，重新记录内存块的占用和空闲信息。物理节点a收到VM部署完成响应后，向提供网络内存的物理节点发送远程访问内存成功；提供网络内存的物理节点向管理节点上报内存占用情况，管理节点收到上报后，更新资源索引表中对应物理节点的内存信息，重新记录内存块的占用和空闲信息。例如，仅物理节点c提供网络内存时，物理节点a收到VM部署完成响应后，向物理节点c发送远程访问内存成功；物理节点c向管理节点上报内存占用情况，管理节点收到上报后，更新资源索引表中物理节点c的内存信息，重新记录内存块的占用和空闲信息。又如，物理节点b及物理节点c同时提供网络内存时，物理节点a收到VM部署完成响应后，向物理节点b及物理节点c分别发送远程访问内存成功；物理节点b及物理节点c分别向管理节点上报内存占用情况，管理节点收到上报后，更新资源索引表中物理节点b及物理节点c的内存信息，重新记录内存块的占用和空闲信息。

S520-S521：虚拟机VM需要在物理节点a上部署VM，并且物理节点a的本地内存不满足需求，物理节点a请求网络内存，内存管理系统不满足网络内存，建立虚拟机VM失败；

管理节点根据资源索引表确定内存管理系统中其与物理节点所能提供的所有空闲内存之和仍小于网络内存时，如物理节点b及c空闲内存与物理节点a空闲内存之和仍不能满足VM需求(即物理节点b及c空闲内存之和不能满足网络内存，如需要的网络内存为20G时)，管理节点会通知物理节点a内存申请失败；物理节点a收到内存申请失败信息，通知虚拟机，则创建虚拟机失败，整个流程结束。

在图5中，未示出物理节点b与管理节点之间的通信，可以预见的是，物理节点b与物理节点a及c一样的执行S501-S506，完成节点的保活等操作。

综上可知，通过本发明的实施，至少存在以下有益效果：

当某节点的本地内存不能满足内存占用需求时，将向其所属的内存管理系统请求网络内存，这样当内存管理系统中的其他物理节点有空闲内存时，就可以进行调度，完成该应用，而非现有技术那样直接响应失败消息，从而降低了内存浪费。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (14)

1.一种内存管理方法，其特征在于，包括：

物理节点在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足所述内存占用请求；

当不满足时，向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存。

2.如权利要求1所述的内存管理方法，其特征在于，还包括：所述管理节点选择至少一个物理节点，建立所述内存管理系统。

3.如权利要求2所述的内存管理方法，其特征在于，在建立所述内存管理系统之后，还包括：所述管理节点获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立节点标识及内存资源对应的资源索引表。

4.如权利要求3所述的内存管理方法，其特征在于，在所述物理节点向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存之后，还包括：所述管理节点查询所述资源索引表，根据所述网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，向所述物理节点反馈结果。

5.如权利要求4所述的内存管理方法，其特征在于，所述根据所述网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源的步骤包括：当所述其他物理节点的内存资源总和小于所述网络内存时，调度失败，所述物理节点在调度失败时，针对所述内存占用请求反馈请求失败；当所述其他物理节点的内存资源总和大于所述网络内存时，调度成功，所述管理节点将为所述网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至所述物理节点，所述物理节点根据所述管理节点的反馈结果执行所述内存占用请求。

6.如权利要求3至5任一项所述的内存管理方法，其特征在于，在建立所述资源索引表之后，还包括：所述管理节点与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

7.如权利要求3至5任一项所述的内存管理方法，其特征在于，在建立所述资源索引表之后，还包括：所述管理节点接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据所述更新信息更新所述资源索引表。

8.一种内存管理系统，其特征在于，包括管理节点及物理节点，其中，所述物理节点用于在接收到内存占用请求后，检测本地内存是否满足所属内存占用请求，当不满足时，向所属内存管理系统的管理节点请求网络内存。

9.如权利要求8所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点还用于选择至少一个物理节点，建立所述内存管理系统。

10.如权利要求9所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点还用于在建立所述内存管理系统之后，获取所属内存管理系统中各物理节点的节点标识及其内存资源，建立节点标识及内存资源对应的资源索引表。

11.如权利要求10所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点还用于查询所述资源索引表，根据所述网络内存调度所属内存管理系统内其他物理节点的内存资源，向所述物理节点反馈结果。

12.如权利要求11所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点具体用于当所述其他物理节点的内存资源总和小于所述网络内存时，调度失败，所述物理节点在调度失败时，针对所述内存占用请求反馈请求失败；当所述其他物理节点的内存资源总和大于所述网络内存时，调度成功，所述管理节点将为所述网络内存分配的其他物理节点的节点标识及对应内存资源发送至所述物理节点，所述物理节点根据所述管理节点的反馈结果执行所述内存占用请求。

13.如权利要求9至12任一项所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点还用于在建立所述资源索引表之后，与所属内存管理系统的全部物理节点进行保活操作，将保活失败的物理节点的状态设置为不可用，将重新保活成功的不可用状态的物理节点的状态更新为可用。

14.如权利要求9至12任一项所述的内存管理系统，其特征在于，所述管理节点还用于在建立所述资源索引表之后，接收所属内存管理系统内物理节点的内存资源更新信息，根据所述更新信息更新所述资源索引表。