CN109522122B - 一种内存管理方法、系统、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种内存管理方法，通过mmap系统调用来获取已分配内存的物理地址和对应分配给的进程，并根据这些物理地址和相应的进程建立内存监测表，使得可以通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对这些已分配内存的控制权。相当于建立了一个区别于正常进程的监测进程，不同于正常进程，该监测进程可从全局的角度定义每个已分配内存资源，进而可以从全局的角度实现一些仅从单一角度做不到的事情，使得内存资源的管理更加科学，步骤更加精简，进而降低对存储系统性能造成的影响。本申请还同时公开了一种内存管理系统、装置及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及内存技术领域，特别涉及一种内存管理方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
存储系统中，内存管理涉及整个系统的方方面面，内存管理性能的好坏，将直接影响到存储系统的性能。诸如拷贝、比较、运算等内存操作将作为存储系统中最底层的操作，各式复杂的上层操作最终都将转换为多个简单的内存操作来实现，因此在存储系统，各种内存操作的执行次数极其频繁。
需要说明的是，运行在用户态的上层应用在请求分配系统资源时，需要通过拥有更高权限的内核态来实现，即由直接管控系统物理硬件资源的内核来向上层应用进行分配。而遵循标准协议的内核在向上层应用分配内存资源时，通常都会向不同的进程分配不同物理地址的内存资源，即每个进程所占用的内存资源是私有的，不同进程各自使用自己的内存资源完成相应的操作。
现有技术受限于各进程仅能够对自身对应的内存资源进行相关操作的缺陷，由此将导致有些重复的、能够更简便执行的操作却必须每次都按部就班的执行，在内存掉电时，无法从全局的角度选取更重要的数据进行转储来尽可能的保存关键数据，等等。
因此，如何克服现有技术中存在的各项技术缺陷，提供一种新的、更科学合理的内存管理机制是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种内存管理方法，通过mmap系统调用来获取已分配内存的物理地址和对应分配给的进程，并根据这些物理地址和相应的进程建立内存监测表，使得可以通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对这些已分配内存的控制权。相当于建立了一个区别于正常进程的监测进程，不同于正常进程，该监测进程可从全局的角度定义每个已分配内存资源，进而可以从全局的角度实现一些仅从单一角度做不到的事情，使得内存资源的管理更加科学，步骤更加精简，进而降低对存储系统性能造成的影响。
本申请的另一目的在于提供了一种内存管理系统、装置及计算机可读存储介质。
为实现上述目的，本申请提供一种内存管理方法，该内存管理方法包括：
通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表；
按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
可选的，按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记，包括：
根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记。
可选的，根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记，包括：
根据进程的掉电保护优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
对应的，根据输入的目标操作指令确定目标标记，包括：
根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
对应的，对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作；
对附加有所述目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
可选的，该内存管理方法还包括：
对附加有所述目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
通过预设路径导出所述自定义接口。
为实现上述目的，本申请还提供了一种内存管理系统，该内存管理系统包括：
物理地址和所属进程获取单元，用于通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
内存监测表建立单元，用于根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表；
标记附加单元，用于按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
目标标记确定及目标操作执行单元，用于根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
可选的，所述标记附加单元包括：
优先级标记附加子单元，用于根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记。
可选的，所述优先级标记附加子单元包括：
掉电保护优先级标记附加模块，用于根据进程的掉电保护优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
对应的，所述目标标记确定及目标操作执行单元包括：
目标掉电保护优先级标记确定子单元，用于根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
转储操作执行子单元，用于对附加有所述目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
可选的，该内存管理系统还包括：
自定义接口封装单元，用于对附加有所述目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
自定义接口导出单元，用于通过预设路径导出所述自定义接口。
为实现上述目的，本申请还提供了一种内存管理装置，该装置包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述内容所描述的内存管理方法的步骤。
为实现上述目的，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述内容所描述的内存管理方法的步骤。
显然，本申请所提供的一种内存管理方法，通过mmap系统调用来获取已分配内存的物理地址和对应分配给的进程，并根据这些物理地址和相应的进程建立内存监测表，使得可以通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对这些已分配内存的控制权。相当于建立了一个区别于正常进程的监测进程，不同于正常进程，该监测进程可从全局的角度定义每个已分配内存资源，进而可以从全局的角度实现一些仅从单一角度做不到的事情，使得内存资源的管理更加科学，步骤更加精简，进而降低对存储系统性能造成的影响。
本申请同时还提供了一种内存管理系统、装置及计算机可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
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的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种内存管理方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的内存管理方法中一种基于优先级来实现内存掉电时数据保护的方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的内存管理方法中一种通过封装为自定义接口的方式来精简内存操作步骤的方法的流程图；
图4为本申请实施例提供一种内存管理系统的结构框图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种内存管理方法、系统、装置及计算机可读存储介质，通过mmap系统调用来获取已分配内存的物理地址和对应分配给的进程，并根据这些物理地址和相应的进程建立内存监测表，使得可以通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对这些已分配内存的控制权。相当于建立了一个区别于正常进程的监测进程，不同于正常进程，该监测进程可从全局的角度定义每个已分配内存资源，进而可以从全局的角度实现一些仅从单一角度做不到的事情，使得内存资源的管理更加科学，步骤更加精简，进而降低对存储系统性能造成的影响。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种内存管理方法的流程图，其包括如下步骤：
S101：通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
mmap系统调用实质上是一个内存映射函数，负责把文件内容映射到进程的虚拟内存空间(即建立内存的物理地址和逻辑地址间的对应关系)，并通过对这段内存的读取和修改，来实现对文件的读取和修改，而不需要再调用read，write等操作，是一种通过减少read，write等操作的方式减少系统调用次数目的的方法。
因此，可以通过mmap系统调用获取为哪些进程分配了内存的哪些物理地址。
S102：根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表；
在S101的基础上，本步骤旨在将S101通过mmap系统调用获取到的各已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立对应关系，并根据各对应关系建立内存监测表，在每个进程都得通过mmap系统调用获取其对应的内存资源时，建立得到的该内存监测表将能够记录当前系统内运行的所有进程的内存资源占用情况，因此就具备了“全局视野”，可以在需要的时候从全局的角度来确定哪些物理地址下的数据应该被执行哪些操作。
S103：按预设规则为内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
在S102的基础上，本步骤旨在为了区别不同进程对应的物理地址，提供了一种通过附加不同标记的方式来区别各物理地址的方式，预设规则是将这些方式进行抽象处理后得到的区分方式或不同标记的附加方式，附加的标记只用于区别不同进程对应的物理地址，因此不同的区别方式将会导致标记表现为不同的形式，其表示的含义也会发生相应的改变。
例如，基于该预设规则附加标记可以表现为基于进程的创建时间生成以时间戳为主的创建时间标记，也可以基于进程的优先级来生成以等级识别信息为主的优先级标记，还可以基于一些进程的关键字、创建者等关键信息来生成不同的标记，在特殊应用场景下还可以基于所要求的特殊区别方式来生成相应的标记等等，此处并不做具体限定，该标记只是作为一个能够区别不同进程对应的物理地址的方式存在，任何可以起到相同的目的或效果的信息或数据都可以被称为标记。
S104：根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
在S103基础上，本步骤旨在根据输入的(或接收到的)目标操作指令确定目标操作所对应的标记，即该目标标记是当前存在的所有已附加标记中的一部分。而确定目标标记，实际上则是确定拥有该目标标记的物理地址下存储的内存数据，进而对这些目标内存数据执行该目标操作。目标操作可包含常见的各种操作，例如转储、下刷、封装、拷贝等等常见数据操作。
以需要对内存中的一些重要数据在设备掉电时做掉电保护为例，S103附加的标记可表现为掉电保护优先级标记，以便在接收到掉电保护指令时，根据预设的优先级保护要求确定处于哪些掉电保护优先级对应的内存数据是最重要的，并对这些重要的内存数据及时利用备用电源提供的短时供电完成数据的转储。后续将通过实施例二详细展开这个过程。
其它功能设计或需求均可以参考上面给出的掉电保护例子，在此不一一赘述，本领域技术人员可基于本申请方案的指导思想将其适应性的应用在其它功能操作上，在采用相同原理的基础上，引申或拓展出的功能操作也将属于本申请的保护范围之内。
需要说明的是，根据内存监测表来执行S104步骤的执行主体可以是一个新创建的监测进程，由于其作为内存监测表运作的另一种表现形式，在获悉其它进程所占用的内存的物理地址的基础上，其就可以通过内存资源共用的方式实现对其它进程的内存资源进行管理，进而实现上述方便管理和全局统筹的效果，进而提升存储系统的性能。
进一步的，该监测进程还可以记录每次进程创建和删去导致的内存监测表的变化，并以日志的形式将其进行持久化保存在硬盘中，以便于后期追溯使用。
基于上述技术方案，本申请实施例提供的一种内存管理方法，通过mmap系统调用来获取已分配内存的物理地址和对应分配给的进程，并根据这些物理地址和相应的进程建立内存监测表，使得可以通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对这些已分配内存的控制权。相当于建立了一个区别于正常进程的监测进程，不同于正常进程，该监测进程可从全局的角度定义每个已分配内存资源，进而可以从全局的角度实现一些仅从单一角度做不到的事情，使得内存资源的管理更加科学，步骤更加精简，进而降低对存储系统性能造成的影响。
实施例二
请参见图2，图2为本申请实施例提供的内存管理方法中一种基于优先级来实现内存掉电时数据保护的方法的流程图，在实施例一提出的一个大的指导性实施方案的基础上，本实施例以实现掉电保护这一功能需求，给出一种在本申请所提供的方案的基础上的具体实现方式，包括如下步骤：
S201：根据进程的掉电保护优先级向内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
在为每个进程附加相应的掉电保护优先级标记之前，还需要预先有一套界定不同进程对应掉电保护优先级的标准，该标准可以根据该进程所处理的数据的重要程度、创建该进程的上层应用所属类型、进程权限等等来制定，此处并不做具体限定，可根据实际情况灵活制定。
在界定标准制定完毕后，就可根据该该界定标准确定当前处于内存监测表中的各进程的掉电保护优先级，并将其被添加进该内存监测表时完成相应掉电保护优先级标记的附加。
S202：根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
在S201的基础上，本步骤旨在根据接收到的内存掉电保护指令确定目标掉电保护优先级标记，具体的，该目标掉电保护优先级标记将包括掉电保护优先级数不小于预设优先级数的掉电保护优先级标记。
举个例子，假定共设置3个不同优先级的掉电保护优先级，依次为1、2、3，其中，“1”代表最高的优先级，附加有“1”标记的物理地址下的内存数据将是在接收到内存掉电保护指令时最优先执行转储操作的内存数据。“3”则与“1”相反，代表最低的优先级，必须在依次将标记为“1”和“2”对应的内存数据全部转储完后才轮到“3”对应的内存数据。
因此，假定包含于该内存掉电保护指令中的预设优先级数为2时(即需要转储两个优先级的内存数据)，按照优先级等级排序，只会依次转储附加有“1”和“2”两个等级的内存数据，而“3”对应的内存数据则不再考虑范围内。
当然，若仍有可用的电力供应，也可以对“3”对应的内存数据做转储的。
S203：对附加有目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
实施例三
请参见图3，图3为本申请实施例提供的内存管理方法中一种通过封装为自定义接口的方式来精简内存操作步骤的方法的流程图，本实施例为实现精简内存操作步骤的目的，提供了一种区别于实施例二的方式，即通过将一些物理地址封装为更上层的自定义接口来减少做系统调用的次数，以提升存储系统性能，包括如下步骤。
S301：对附加有目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
S302：通过预设路径导出自定义接口。
本实施例所提供方案的意图和应用场景为：若不同进程需要从内存的同一物理地址下取数据时，需要为每个进程通过mmap系统调用做逻辑地址到物理地址的映射，而通过本实施例提供的方案，可以将该物理地址封装为一个自定义接口，并将其导出或提供给所需要的多个进程，那么这些进程就可以跳过系统调用这个步骤实现相同的效果，进而实现优化存储系统性能的目的。
因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到根据本申请提供的基本方法原理结合实际情况可以存在很多的例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的保护范围内。
实施例四
下面请参见图4，图4为本申请实施例提供一种内存管理系统的结构框图，该内存管理系统可以包括：
物理地址和所属进程获取单元100，用于通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
内存监测表建立单元200，用于根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表；
标记附加单元300，用于按预设规则为内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
目标标记确定及目标操作执行单元400，用于根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
其中，该标记附加单元300可以包括：
优先级标记附加子单元，用于根据进程的优先级向内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记。
其中，该优先级标记附加子单元包括：
掉电保护优先级标记附加模块，用于根据进程的掉电保护优先级向内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
对应的，该目标标记确定及目标操作执行单元400可以包括：
目标掉电保护优先级标记确定子单元，用于根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
转储操作执行子单元，用于对附加有目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
进一步的，该内存管理系统还可以包括：
自定义接口封装单元，用于对附加有目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
自定义接口导出单元，用于通过预设路径导出自定义接口。
基于上述实施例，本申请还提供了一种内存管理装置，该内存管理装置可以包括存储器和处理器，其中，该存储器中存有计算机程序，该处理器调用该存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然，该内存管理装置还可以包括各种必要的网络接口、电源以及其它零部件等。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行终端或处理器执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，且各个实施例间为递进关系，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，可参见对应的方法部分说明。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种内存管理方法，其特征在于，所述内存管理方法包括：
通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表，使得通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对已分配内存的控制权；
按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
2.根据权利要求1所述的内存管理方法，其特征在于，按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记，包括：
根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记。
3.根据权利要求2所述的内存管理方法，其特征在于，根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记，包括：
根据进程的掉电保护优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
对应的，根据输入的目标操作指令确定目标标记，包括：
根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
对应的，对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作；
对附加有所述目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
4.根据权利要求1所述的内存管理方法，其特征在于，还包括：
对附加有所述目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
通过预设路径导出所述自定义接口。
5.一种内存管理系统，其特征在于，所述内存管理系统包括：
物理地址和所属进程获取单元，用于通过mmap系统调用获取已分配内存的物理地址和对应所属的进程；
内存监测表建立单元，用于根据已分配内存的物理地址和对应所属的进程建立内存监测表，使得通过内存监测表监测到内存的使用情况，并在此基础上以内存资源共用的方式来拥有对已分配内存的控制权；
标记附加单元，用于按预设规则为所述内存监测表中的各物理地址附加相应的标记；
目标标记确定及目标操作执行单元，用于根据输入的目标操作指令确定目标标记，并对附加有所述目标标记的物理地址下的内存数据执行目标操作。
6.根据权利要求5所述的内存管理系统，其特征在于，所述标记附加单元包括：
优先级标记附加子单元，用于根据进程的优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的优先级标记。
7.根据权利要求6所述的内存管理系统，其特征在于，所述优先级标记附加子单元包括：
掉电保护优先级标记附加模块，用于根据进程的掉电保护优先级向所述内存监测表中各进程对应的物理地址附加相应的掉电保护优先级标记；
对应的，所述目标标记确定及目标操作执行单元包括：
目标掉电保护优先级标记确定子单元，用于根据接收到的内存掉电保护指令确定掉电保护优先级数不小于预设优先级数的目标掉电保护优先级标记；
转储操作执行子单元，用于对附加有所述目标掉电保护优先级标记的物理地址下的内存数据执行转储操作。
8.根据权利要求5所述的内存管理系统，其特征在于，还包括：
自定义接口封装单元，用于对附加有所述目标标记的物理地址进行封装，得到自定义接口；
自定义接口导出单元，用于通过预设路径导出所述自定义接口。
9.一种内存管理装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的内存管理方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的内存管理方法的步骤。
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