CN113742058A - 管理堆外内存的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管理堆外内存的方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页；从内存页中为内存分配请求分配一个内存段。该实施例使用内存管理结构来管控用户申请的不受虚拟机(jvm)管理的内存段，将内存池化管理，有效避免了内存碎片化，同时减少了内存的申请，释放操作，内存的分配和回收效率大幅提高，实现在网络传输的场景下大幅优化内存使用效率，提高传输效率的效果。

Description

管理堆外内存的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种管理堆外内存的方法和装置。

背景技术

在虚拟机(jvm)平台创建对象或者分配内存时默认情况下是在虚拟机(jvm)管理的内存段上进行操作，内存的释放不需要用户手动释放，虚拟机(jvm)会根据内存的被引用情况自动判断什么时候应该被回收，虚拟机平台在进行垃圾回收时，会将还在使用中的内存拷贝到新的被虚拟机(jvm)管理的内存空间，由于垃圾回收是非常频繁的操作，活跃的内存会在垃圾回收(GC)的过程中不断的被来回拷贝而带来性能损失，同时不断的进行内存申请和回收带来的性能损失也不容忽视，由此虚拟机(jvm)平台也提供了接口可以分配不受虚拟机(jvm)管理的内存区间，用户可以自行管理内存的申请和回收工作。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

虚拟机(jvm)堆外内存的使用虽然可以有效避免垃圾回收工作带来的性能损失，但是缺乏方便有效的内存管理单元对内存的使用进行管理跟踪，容易造成分配使用效率低，内存碎片化等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种管理堆外内存的方法和装置，能够管控用户申请的不受虚拟机(jvm)管理的内存段，并将内存池化管理，有效避免了内存碎片化，同时减少了内存的申请，释放操作，由于没有垃圾回收(GC)过程也不会存在来回拷贝的情况，尤其在网络传输的场景下可以大幅的优化内存使用效率，提高传输效率。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种管理堆外内存的方法。

一种管理堆外内存的方法，所述堆外内存包括不少于一个内存块，每个内存块包括不少于一个内存页，每个内存页包括不少于一个内存段，所述方法包括：从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页；从所述内存页中为所述内存分配请求分配一个内存段。

可选地，从内存分配请求中获取请求分配的内存大小之后，还包括：将所述内存大小规整为预定义的内存规格；

以及，根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页包括：根据所述内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与所述内存规格对应的内存页；根据内存页对应的内存段列表，判断与所述内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，所述内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况。

可选地，通过满二叉树结构记录内存块的划分，所述内存块对应所述满二叉树的根节点，每个内存页对应所述满二叉树的一个叶子节点，所述满二叉树具有高度值，每个节点对应有层级，且从根节点到叶子节点的层级值逐级递增；获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页包括：根据所述根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；对所述内存块对应的满二叉树，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点，并根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页。

可选地，从所述内存块中获取一个可用的内存页之后，还包括：将所述内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

可选地，所述方法还包括：若内存页中的所有内存段均被释放，则将所述内存页对应的叶子节点的层级值减少1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

可选地，根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页之后，还包括：根据所述内存大小对应的内存规格，设置所述内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录所述内存页中内存段的分配情况。

可选地，获取一个可用的内存块包括：判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的块内存；若有，则获取一个可用的内存块；否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种管理堆外内存的装置。

一种管理堆外内存的装置，所述堆外内存包括不少于一个内存块，每个内存块包括不少于一个内存页，每个内存页包括不少于一个内存段，所述装置包括：内存请求获取模块，用于从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；内存页判断模块，用于根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；内存页获取模块，用于若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页；内存请求分配模块，用于从所述内存页中为所述内存分配请求分配一个内存段。

可选的，所述装置还包括内存规整模块，用于：将所述内存大小规整为预定义的内存规格；所述内存页判断模块还用于：根据所述内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与所述内存规格对应的内存页；根据内存页对应的内存段列表，判断所述与所述内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，所述内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况。

可选地，通过满二叉树结构记录内存块的划分，所述内存块对应所述满二叉树的根节点，每个内存页对应所述满二叉树的一个叶节点，所述满二叉树具有高度值，每个节点对应有层级，且从根节点到叶子节点的层级值逐级递增；所述内存页获取模块还用于：根据所述根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；对所述内存块对应的满二叉树，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点，并根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页。

可选地，所述装置还包括节点更新模块，用于将所述内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

可选地，所述装置还包括内存释放模块，用于若内存页中的所有内存段均被释放，则将所述内存页对应的叶子节点的层级值减少1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

可选地，所述装置还包括内存段设置模块，用于：根据所述内存大小对应的内存规格，设置所述内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录所述内存页中内存段的分配情况。

可选地，所述内存页获取模块还用于：判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的块内存；若有，则获取一个可用的内存块；否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种管理堆外内存的电子设备。

一种管理堆外内存的电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例所提供的管理堆外内存的方法。

根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质。

一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的管理堆外内存的方法。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：采用从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页；从内存页中为内存分配请求分配一个内存段的技术手段，使用本发明的内存管理结构用来管控用户申请的不受虚拟机(jvm)管理的内存段，将内存池化管理，有效避免了内存碎片化，同时减少了内存的申请，释放操作，内存的分配和回收效率大幅提高，实现在网络传输的场景下大幅优化内存使用效率，提高传输效率的效果。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明实施例的堆外内存分配关系示意图；

图2是根据本发明实施例的管理堆外内存的方法的主要步骤示意图；

图3是本发明实施例的内存段列表的数据结构图；

图4是本发明一个实施例的满二叉树的结构示意图；

图5是本发明一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图；

图6是本发明另一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图；

图7是本发明又一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图；

图8是本发明实施例的内存申请流程示意图；

图9是本发明实施例的从内存块中分配内存页的流程示意图；

图10是根据本发明实施例的管理堆外内存的装置的主要模块示意图；

图11是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图12是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是本发明实施例的堆外内存分配关系示意图，如图1所示，在本发明的一个实施例中，内存关系示意图主要包括内存管理器MemAllocator、内存池MemArena、内存块MemChunk、内存页MemPage之间的关系和含义，首先定义结构MemAllocator用来分配和缓存内存，定义结构MemPage用来表示分配的一页内存，默认大小是8KB，定义结构MemChunk用来表示16MB内存，按照每页8KB内存大小划分，共2048个节点，定义结构MemArena作为一个内存区域，默认是64MB的内存，用来缓存已经分配的内存，内存页列表(MemPageList)表示已经分配的内存页(MemPage)的列表，列表长度默认为2048，当MemPage代表的内存段被使用时，会被添加到内存页列表MemPageList中，当MemPageList的长度超过2048时，超过的内存部分将会被释放，不再被缓存，有新的内存分配请求时首先从MemPageList中判断是否存在已分配但是未使用的内存，如果有则直接从中分配。

内存块列表MemChunkList表示已经分配的内存块MemChunk的列表，用来缓存MemChunk，如果MemPageList默认长度为2048那么MemChunkList的大小是1，如果MemPageList默认长度为4096那么MemChunkList为2，当内存块MemChunk中的所有内存页MemPage都不再被使用时，内存块MemChunk将会被释放。

在本发明的实施例中，为了方便计算和内存对齐操作，根据上述的定义一页内存(MemPage)大小为8KB，预先定义以下9种大小的内存规格类型：

16B，32B，64B，128B，256B，512B，1024B，2048B，4096B内存规格的最小值是16B，最大值是4096B即4KB，分别为2的n次方的大小。

图2是根据本发明实施例的管理堆外内存的方法的主要步骤示意图，如图2所示，本发明实施例的管理堆外内存的方法，主要包括如下的步骤S201至步骤S204。

步骤S201，从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；

步骤S202，根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；

步骤S203，若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页；

步骤S204，从内存页中为内存分配请求分配一个内存段。

根据本发明的一个实施例，从内存分配请求中获取请求分配的内存大小之后，还包括：将内存大小规整为预定义的内存规格，在远程调用的网络传输场景下，内存申请的大小为可能是9B，700B，1.5KB，5KB等不规则的内存块，假设网络传输过程中要分配10B的内存，从操作系统中申请一页8KB大小的内存，按照上述描述的内存类型，10B会落在(0B，16B]的内存区间，那么会被规整为16B大小的内存规格类型。

根据本发明的另一个实施例，根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页包括：根据内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与内存规格对应的内存页；根据内存页对应的内存段列表，判断与内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况。

在本发明的实施例中，通过满二叉树结构记录内存块的划分，内存块对应满二叉树的根节点，每个内存页对应满二叉树的一个叶节点，满二叉树具有高度值，每个节点对应有层级，且从根节点到叶子节点的层级值逐级递增。根据本发明的实施例，对于一个新的内存块，在将其划分为内存页时会生成一个新的满二叉树，例如，将16MB作为一大块内存MemChunk，每页内存大小为8KB，那么共有2048个单元，利用满二叉树的形式来描述，形成一颗高度为12，拥有2048个叶子节点的满二叉树，满二叉树节点的类型包括叶子节点和非叶子节点，每个叶子节点代表一页内存(8KB)。二叉树的节点具有层级值，且层级值从根节点到叶子节点逐级递1，在本发明的实施例中，新生成的满二叉树的根节点的层级值为0，那么，叶子节点的层级值即为11(树的高度值-1)。

根据本发明的实施例，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页例如可以包括：根据根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；对内存块对应的满二叉树，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点，并根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页。

根据本发明的实施例，从内存块中获取一个可用的内存页之后，还包括：将内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将父节点的层级值更新为父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。结合上述实施例，满二叉树的高度为12，申请内存时通过判断是否存在可用的叶子点，从左向右依次申请，如果当前叶子节点可用，则设置当前叶子节点的层级信息为12，然后逐级向上递归更新父节点的层级信息，父节点的层级信息为左子节点和右子节点两者的层级值的小值，如果父节点下的所有叶子节点都已经被分配完成，那么父节点中的层级信息和所有子节点的层级信息相同。由此可知，当一个内存块中的所有内存页均被使用之后，所有的叶子节点的层级值均为12，相应地，包括根节点的其他节点的层级值也会更新为12，那么，通过判断根节点的层级值是否为12即可以知道叶子节点是否被使用完。若根节点的层级值不是12，则说明叶子节点并未被使用完，则可逐级向下递归遍历，按照先左节点后右节点的方式，通过判断每个节点的层级值可知该节点对应的子树下是否存在可用叶子节点，通过判断左右子树的层级值决定遍历左子树和右子树，从而直至查找到可用的叶子节点。在查找叶子节点的过程中，由于该内存块的划分是一个完全二叉树结构，因此递归判断具有二分查找的查找效率，简单，高效。

根据本发明的再一个实施例，还包括：若内存页中的所有内存段均被释放，则将内存页对应的叶子节点的层级值减少1，并从叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将父节点的层级值更新为父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。结合上述实施例，满二叉树的高度为12，假设某一内存段(例如：大小为64B)的内存被释放后，其对应的MemPage中对应的计数器就会减少一位，当计数器减少到0时，代表叶子节点被释放，如果叶子节点被释放后，更新叶子节点的层级值为11，然后再逐级向上递归遍历，更新父节点的层级值为左子节点和右子节点两者的层级值的最小值，遍历MemPageList中所有和当前MemPage具有相同MemChunk的个数，如果MemPage的个数为2048个且都不在被使用，表示MemChunk整颗树下的所有叶子节点都不在被使用，则MemChunk代表的16MB的内存可以被释放。

在本发明的实施例中，根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页之后，还包括：根据内存大小对应的内存规格，设置内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录内存页中内存段的分配情况，图3是本发明实施例的内存段列表的数据结构图，如图3所示，使用此数据结构用来记录一页内存的使用情况，当页内存大小为8KB，要分配10B的内存规整为16B后，8KB/16B的结果是512，那么8KB的页内存会被划分为512份，现在只是使用其中的一份，那么需要一个数据结构来记录页内存的使用情况，因为最小的内存分段是16B，页内存的大小是8KB，那么最多有512份，利用位图来标记内存的分配使用情况，在虚拟机(jvm)中长整型(Long)是64位的，那么需要一个类型为Long，长度为8(512/64)的数组来描述一页内存的使用情况，每一个bit位代表了16B的内存，当这个位置代表的内存被使用后该位置被设置为1。

在本发明的实施例中，获取一个可用的内存块包括：判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的块内存；若有，则获取一个可用的内存块；否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分。当MemChunk的大小为16MB，按MemPage大小为8KB，划分为2048个单元，形成一颗二叉树，那么存在2048个叶子节点。

为方便描述分配和回收过程，将上述原本16MB的内存块结构缩小为128KB大小，内存页为上述的8KB大小作为示例来进行具体介绍。

图4是本发明一个实施例的满二叉树的结构示意图，假设有一个128KB的内存块，内存页为8KB，利用一颗满二叉树结构来组织管理每页内存，那么共有16个叶子节点(128KB/8KB)，需要构造一颗高度为5的满二叉树，其中，根节点的层级值为0，叶子节点的层级值为4。当要分配一页内存时，判断根节点的层级值是否为小于5，如果是则表示存在未分配的叶子节点，再继续判断左右子树的层级值进行递归遍历查找到可用的叶子节点；否则表示当前二叉树的所有叶子节点都已经被分配完。

图5是本发明一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图，根据上述所示的满二叉树结构，当层级值为4的第16节点(节点id＝16)被分配时，更新各个节点的层级值的过程包括：更新当前第16节点层级值为5，更新其上级节点(即：第16节点的父节点)8的层级值为16节点层级值5和17节点层级值4两者中较小的层级值4，逐级向上更新节点4的层级值为8节点层级值4和9节点层级值3中的较小的层级值3，更新节点2层级值为4节点的层级值3和5节点的层级值2中的较小的层级值2，更新节点1层级值为2节点的层级值2和3节点的层级值1中的较小的层级值1，如图5所示，即是将申请的内存分配给层级值为4的第16节点后，满二叉树结构的层级值更新后的结果。

图6是本发明另一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图，如图6所示，当申请的内存继续分配给层级值为4的第18节点时，由于本发明中是由左向右进行叶子节点查找的，因此，此时17节点肯定已经被分配完成。那么，各个节点层级值的更新过程包括：更新节点18的层级值为5，更新其上级节点9的层级值为18节点层级值5和19节点层级值4的两者中较小的层级值4，向上更新节点4的层级值为8节点层级值5和9节点层级值4两者中较小的层级值4，其他节点层级值无更新。

图7是本发明又一个实施例的内存分配后节点层级值的更新过程示意图，根节点的左子树分配完后，分配第24节点时，如图7所示，根节点左子树的所有层级值都为5，在分配查找时直接搜索右子树，可以通过判断当前节点的层级值判断出，当前节点下是否存在未被分配的叶子节点。此时，各节点的层级值更新过程包括：将24节点的层级值更新为4，将其上级节点12的层级值更新为4，将节点6的层级值更新为3，将节点3的层级值更新为3，将根节点1的层级值更新为2。

图8是本发明实施例的内存申请流程示意图，如图8所示，本发明实施例的内存申请流程主要包括：

(1)从内存分配请求中获取请求分配的内存大小，将内存大小规整为预定义的内存规格，以接收一段60B的内存申请为例，将申请的内存大小规整为64B，创建MemArena并初始化；

(2)判断已分配的页内存中是否有可用内存页，其中，可用内存页指的是：内存分段大小与申请的内存大小对应的内存规格一致并且未分配完的内存页，根据内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与内存规格对应的内存页；根据内存页对应的内存段列表，判断与内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况，在本发明实施例中通过MemPageList来判断是否存在Pagesize为64B的页内存，通过记录一页内存使用情况的Long类型数组来判断页内存是否被分配完；

(3)若有，则获取一个可用的内存页，并根据内存段列表中记录的内存页中内存段的分配情况，为该内存分配请求分配一段内存，并使用位图数组记录内存段的使用情况；

(4)否则，判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的内存块；若有，则获取一个可用的内存块，根据根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分，将创建的内存块添加到内存块列表中；

(5)从内存块中获取一个可用的内存页，并根据内存段列表中记录的内存页中内存段的分配情况，为该内存分配请求分配一段内存，并使用位图数组记录内存段的使用情况。

图9是本发明实施例的从内存块中分配内存页的流程示意图，如图9所示，从内存块中分配内存页的流程主要包括：

(1)根据内存页申请，判断内存块中是否存在可用的叶子节点，根据满二叉树结构的根节点对应的层级值判断否存在可用的叶子节点，在本实施例中，假设树的高度值为12，则通过判断根节点的层级值是否为12可以知道该内存块对应的满二叉树的叶子节点是否被使用完；

(2)根据满二叉树结构，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点。具体地，可以包括以下步骤：

步骤1，获取当前节点的左子节点；

步骤2，判断该左子节点是否可用；若是，则执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3，判断该左子节点是否为叶子节点；若是，则执行步骤7，否则，执行步骤4；

步骤4，将该左子节点更新为当前节点，并执行步骤1；

步骤5，获取当前节点的右子节点，并判断该右子节点是否为叶子节点；若是，则执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤6，将该右子节点更新为当前节点，并执行步骤1；

步骤7，获取可用的叶子节点；

(3)将内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将父节点的层级值更新为父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值；

(4)根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页并返回，设置该内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录该内存页中内存段的分配情况。具体地，可使用位图数组记录内存段的使用情况；

(5)将返回的内存页添加到内存页列表中。

图10是根据本发明实施例的管理堆外内存的装置的主要模块示意图，如图10所示，本发明实施例的管理堆外内存的装置1000主要包括内存请求获取模块1001、内存页判断模块1002、内存页获取模块1003、内存请求分配模块1004。

内存请求获取模块1001，用于从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；

内存页判断模块1002，用于根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；

内存页获取模块1003，用于若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页；

内存请求分配模块1004，用于从内存页中为内存分配请求分配一个内存段。

在本发明的实施例中，装置1000还包括内存规整模块(图中未示出)，用于：将内存大小规整为预定义的内存规格；内存页判断模块1002还用于：根据内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与内存规格对应的内存页；根据内存页对应的内存段列表，判断与内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况。

在本发明的实施例中，通过满二叉树结构记录内存块的划分，内存块对应满二叉树的根节点，每个内存页对应满二叉树的一个叶节点，满二叉树具有高度值，每个节点对应有层级，且从根节点到叶子节点的层级值逐级递增；内存页获取模块1003还用于：根据根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；对内存块对应的满二叉树，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点，并根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页。

根据本发明的一个实施例，装置1000还包括节点更新模块(图中未示出)，用于：将内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将父节点的层级值更新为父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

根据本发明的另一个实施例，装置1000还包括内存释放模块(图中未示出)，用于：若内存页中的所有内存段均被释放，则将内存页对应的叶子节点的层级值减少1，并从叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将父节点的层级值更新为父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

根据本发明的又一个实施例，装置1000还包括内存段设置模块(图中未示出)，用于：根据内存大小对应的内存规格，设置内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录内存页中内存段的分配情况。

在本发明的实施例中，内存页获取1003模块还用于：判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的块内存；若有，则获取一个可用的内存块；否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分。

图11示出了可以应用本发明实施例的管理堆外内存的方法或管理堆外内存的装置的示例性系统架构1100。

如图11所示，系统架构1100可以包括终端设备1101、1102、1103，网络1104和服务器1105。网络1104用以在终端设备1101、1102、1103和服务器1105之间提供通信链路的介质。网络1104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备1101、1102、1103通过网络1104与服务器1105交互，以接收或发送消息等。终端设备1101、1102、1103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如虚拟机应用、内存管理工具、堆外内存管理等(仅为示例)。

终端设备1101、1102、1103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。

服务器1105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备1101、1102、1103所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的内存申请请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如内存分配地址--仅为示例)反馈给终端设备。

需要说明的是，本发明实施例所提供的管理堆外内存的方法一般由服务器1105执行，相应地，管理堆外内存的装置一般设置于服务器1105中。

应该理解，图11中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

下面参考图12，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统1200的结构示意图。图12示出的终端设备或服务器仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图12所示，计算机系统1200包括中央处理单元(CPU)1201，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1202中的程序或者从存储部分1208加载到随机访问存储器(RAM)1203中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1203中，还存储有系统1200操作所需的各种程序和数据。CPU 1201、ROM 1202以及RAM 1203通过总线1204彼此相连。输入/输出(I/O)接口1205也连接至总线1204。

以下部件连接至I/O接口1205：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的存储部分1208；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1210也根据需要连接至I/O接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1208。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1201执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括内存请求获取模块、内存页判断模块、内存页获取模块、内存请求分配模块。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，内存请求获取模块还可以被描述为“用于从内存分配请求中获取请求分配的内存大小的模块”。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页；从所述内存页中为所述内存分配请求分配一个内存段。

根据本发明实施例的技术方案，采用从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；根据内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从内存块中获取一个可用的内存页；从内存页中为内存分配请求分配一个内存段的技术手段，使用本发明的内存管理结构来管控用户申请的不受虚拟机(jvm)管理的内存段，将内存池化管理，有效避免了内存碎片化，同时减少了内存的申请，释放操作，内存的分配和回收效率大幅提高，实现在网络传输的场景下大幅优化内存使用效率，提高传输效率的效果。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管理堆外内存的方法，其特征在于，所述堆外内存包括不少于一个内存块，每个内存块包括不少于一个内存页，每个内存页包括不少于一个内存段，所述方法包括：

从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；

根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；

若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页；

从所述内存页中为所述内存分配请求分配一个内存段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从内存分配请求中获取请求分配的内存大小之后，还包括：将所述内存大小规整为预定义的内存规格；

以及，根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页包括：

根据所述内存大小对应的内存规格，从已经分配过的内存页中获取与所述内存规格对应的内存页；

根据内存页对应的内存段列表，判断与所述内存规格对应的内存页中是否有未分配完的内存页，所述内存段列表记录了内存页包括的内存段的分配情况。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过满二叉树结构记录内存块的划分，所述内存块对应所述满二叉树的根节点，每个内存页对应所述满二叉树的一个叶子节点，所述满二叉树具有高度值，每个节点对应有层级，且从根节点到叶子节点的层级值逐级递增；

获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页包括：

根据所述根节点对应的层级值判断内存块是否可用，并从可用的内存块中选择一个可用的内存块；

对所述内存块对应的满二叉树，从根节点开始逐级向下递归遍历，按照从左到右的顺序，依次对当前节点的左子节点和右子节点的层级值进行判断直至获取可用的叶子节点，并根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，从所述内存块中获取一个可用的内存页之后，还包括：

将所述内存页对应的叶子节点的层级值增加1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

若内存页中的所有内存段均被释放，则将所述内存页对应的叶子节点的层级值减少1，并从所述叶子节点开始逐级向上更新当前节点的父节点的层级值，其中，将所述父节点的层级值更新为所述父节点的左子节点和右子节点的层级值的最小值。

6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，根据获取的叶子节点生成一个可用的内存页之后，还包括：

根据所述内存大小对应的内存规格，设置所述内存页的内存段长度，并创建内存段列表用于记录所述内存页中内存段的分配情况。

7.根据权利要求3所述方法，其特征在于，获取一个可用的内存块包括：

判断已经分配过的内存块中是否有未使用完的块内存；

若有，则获取一个可用的内存块；

否则，创建一个内存块，并生成满二叉树来记录内存块的划分。

8.一种管理堆外内存的装置，其特征在于，所述堆外内存包括不少于一个内存块，每个内存块包括不少于一个内存页，每个内存页包括不少于一个内存段，所述装置包括：

内存请求获取模块，用于从内存分配请求中获取请求分配的内存大小；

内存页判断模块，用于根据所述内存大小，判断已经分配过的内存页中是否有可用的内存页；

内存页获取模块，用于若有，则获取一个可用的内存页；否则，获取一个可用的内存块，并从所述内存块中获取一个可用的内存页；

内存请求分配模块，用于从所述内存页中为所述内存分配请求分配一个内存段。

9.一种管理堆外内存的电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

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