CN115080264A - 一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统，涉及计算机技术领域，所述方法包括：通过双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统对第一共享内存进行初始存储；利用混合内存监测模块获得第一实时监测结果，计算第一实时访存频率并获得第一分类结果，其中包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；构建预设迁移方案；利用数据迁移引擎模块动态迁移获得第一迁移控制结果实现动态划分。解决了现有技术无法生成个性化内存管理方案，导致多个请求引发共享内存的冲突和互扰的技术问题。达到了基于混合内存架构特点个性化进行内存管理，从而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统。
背景技术
在多核计算机时代，多道程序在共享内存体系上的“访存干扰”严重影响共享内存整体效能，也是制约系统总体性能和服务质量的重要因素。随着共享内存的发展，非易失性存储单元以其高密度、大容量和低能耗等优点逐步应用于主流服务器，然而其并未完全替代动态随机存取存储器，而是形成两种内存材质并存的混合内存体系。现有技术在基于混合内存架构的多程序处理，存在无法针对混合内存架构的特点，针对性建设合理、可靠的内存管理方案的问题，进一步导致多个请求访存干扰的问题依然存在，最终甚至影响整个系统性能。因此，即使当前内存资源已相对丰富，但如何优化内存体系的性能、降低访存干扰并高效地管理内存资源，仍是计算机体系结构领域的研究热点。
然而，现有技术中计算机在处理多道程序时，存在无法基于内存架构特点生成个性化内存管理方案，进而导致多个请求引发共享内存的冲突和互扰，最终制约共享内存整体效能的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统，用以解决现有技术中计算机在处理多道程序时，存在无法基于内存架构特点生成个性化内存管理方案，进而导致多个请求引发共享内存的冲突和互扰，最终制约共享内存整体效能的技术问题。
鉴于上述问题，本发明提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统。
第一方面，本发明提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，所述方法通过一种基于内存划分技术的共享内存优化系统实现，其中，所述方法包括：通过获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
第二方面，本发明还提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，用于执行如第一方面所述的一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，其中，所述系统包括：第一获得单元：所述第一获得单元用于获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；第一执行单元：所述第一执行单元用于基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；第二获得单元：所述第二获得单元用于利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；第三获得单元：所述第三获得单元用于根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；第一构建单元：所述第一构建单元用于根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；第四获得单元：所述第四获得单元用于基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；第二执行单元：所述第二执行单元用于根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
第三方面，一种电子设备，其中，包括处理器和存储器；
该处理器，用于处理执行任一上述第一方面中方法的步骤；
该存储器，该存储器与该处理器耦合，用于存储程序，当该程序被该处理器执行时，使系统以执行任一上述第一方面中方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序在执行时实现任一上述第一方面中方法的步骤。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.通过构建混合内存监测模块，实现了对混合内存架构中的实时访存进行智能监测的目标，同时利用双层管理伙伴模块对混合内存架构进行区分管理，并基于混合内存监测模块实时监测的访问数据等动态迁移两子伙伴系统中的数据页，其中，数据页的动态迁移通过数据迁移引擎模块实现，包括第一子伙伴系统与第二子伙伴系统之间的双向迁移。通过混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块的协同配合，实现了基于混合内存架构的特点，个性化进行内存管理的目标，达到了对共享内存体系的智能优化，进而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
2.通过实时监测并智能迁移，实现对第一共享内存中各数据页的动态存储管理，并通过智能判断各数据页的命中率，实现了提高识别精度、对各数据页的快速合理划分，进而为后续内存分类管理提供基础的技术目标。
3.通过基于迁移数据特点确定不同的数据迁移方式，达到了基于数据页实际情况进行个性化数据迁移，并在保证数据迁移稳定安全的同时，有效降低数据迁移开销的技术效果。
4.通过模拟共享内存体系并得到模拟的量化开销和执行时间数据，达到了量化共享内存优化程度的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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示例性的，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为本发明一种基于内存划分技术的共享内存优化方法的流程示意图；
图2为本发明一种基于内存划分技术的共享内存优化方法中获得第一分类结果的流程示意图；
图3为本发明一种基于内存划分技术的共享内存优化方法中获得第一迁移控制结果的流程示意图；
图4为本发明一种基于内存划分技术的共享内存优化方法中对共享内存优化进行评价的流程示意图；
图5为本发明一种基于内存划分技术的共享内存优化系统的结构示意图；
图6为本发明示例性电子设备的结构示意图；
附图标记说明：
第一获得单元11，第一执行单元12，第二获得单元13，第三获得单元14，第一构建单元15，第四获得单元16，第二执行单元17，总线300，接收器301，处理器302，发送器303，存储器304，总线接口305。
具体实施方式
本发明通过提供一种基于内存划分技术的共享内存优化方法及系统，解决了现有技术中计算机在处理多道程序时，存在无法基于内存架构特点生成个性化内存管理方案，进而导致多个请求引发共享内存的冲突和互扰，最终制约共享内存整体效能的技术问题。通过混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块的协同配合，实现了基于混合内存架构的特点，个性化进行内存管理的目标，达到了对共享内存体系的智能优化，进而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
本发明技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
下面，将参考附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，所述方法应用于一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，其中，所述方法包括：通过获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
在介绍了本发明基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本发明的各种非限制性的实施方式。
实施例一
请参阅附图1，本发明提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，其中，所述方法应用于一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，所述系统包括混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S100：获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；
具体而言，所述一种基于内存划分技术的共享内存优化方法应用于所述一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，可以通过智能监测共享内存中各数据页的访问频率等信息，进而对不同访问频率的数据页进行区别存储，从而优化共享内存体系，提高数据页访问时的响应速率。所述双层管理伙伴模块内嵌于所述共享内存优化系统，用于对混合内存架构中动态随机存取存储器和非易失性存储单元进行区分管理。所述动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）是一种半导体存储器，因其需要周期性充电、定时刷新的特性，被称为“动态”存储器。所述非易失性存储单元（non-volatile memory，NVM）是一种具有大容量，高存储密度、低能耗以及非易失性等优点的存储架构。其中，所述双层管理伙伴模块包括第一子伙伴系统、第二子伙伴系统，所述第一子伙伴系统用于对非易失性存储单元进行管理，所述第二子伙伴系统用于对动态随机存取存储器进行管理。通过确定双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统，达到了为后续监测划分信息后的存储管理提供介质的技术效果。
步骤S200：基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；
具体而言，根据所述第一子伙伴系统和所述第二子伙伴系统的特点分析，所述第一子伙伴系统管理的所述NVM容量大于所述第二子伙伴系统管理的所述DRAM，且具备高存储密度、低能耗以及非易失性等优点，因此将所述第一子伙伴系统作为第一共享内存的初始存储，即，将第一共享内存预先存储在所述NVM中。其中，所述第一共享内存是指待利用所述共享内存优化系统进行内存体系优化的共享内存。通过预存第一共享内存在所述第一子伙伴系统管理的所述NVM中，达到了节约内存开销、降低共享内存体系数据存储压力的技术效果。
步骤S300：利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；
具体而言，所述混合内存监测模块同样内嵌于所述共享内存优化系统，用于对所述第一共享内存进行实时智能监测，包括用户对各数据页的访问和存储频率、访问成功和失败的概率等。进一步根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率。其中，所述第一实时访存频率包括所述第一共享内存中各个数据页的访存频率。通过监测、计算得到第一共享内存中各个数据页的访存频率，即资源的实际利用率，实现了基于具体数据的访存管理目标，进而达到了将共享内存利用情况量化，并为后续基于实际资源利用情况区别管理共享内存提供基础的技术效果。
步骤S400：根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；
具体而言，通过基于混合内存监测模块智能监测到的第一实时监测结果，实时计算得到第一共享内存中各个数据页，即各个资源的利用情况数据，进一步的，根据用户实际访问、调用各资源的情况，对各个数据页进行划分，从而实现分类管理。其中，划分后得到的第一分类结果中，包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集，所述第一热页面集是指用户访存频率较高的数据页面的集合，所述第一冷页面集是指用户访存频率较低的数据页面的集合，所述第一流页面集是指用户访存频率居中、后续需要经常动态迁移区域并转换管理子伙伴系统的数据页面的集合。
通过基于用户实际访存频率对第一共享内存中的各个数据页进行划分，得到不同访存频率的数据页集合，实现了为后续分类管理提供管理基础的技术效果。
步骤S500：根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；
具体而言，根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统管理区域特点，即，所述第一子伙伴系统用于对非易失性存储单元进行管理，所述第二子伙伴系统用于对动态随机存取存储器进行管理。在系统运行初始时期，将第一共享内存中的所有数据页均存储在第一子伙伴系统管理的非易失性存储单元中，随着监测到的数据页的访存频率数据将所有数据页进行分类，其中，将所述第一子伙伴系统中存储的第一热页面集中的各个数据页智能迁移到所述第一子伙伴系统管理的动态随机存取存储器中，并且由于动态随机存取存储器响应速度快、延迟低的特点，可以满足大量的调用请求，而只将第一冷页面集和第一流页面集中的数据页进行存储管理，达到降低系统存储能耗、降低数据页等资源丢失等效果。所述第一子伙伴系统和所述第二子伙伴系统针对各自管理的存储设备的特点，有规律的动态调整数据页等资源的存储方法，即所述预设迁移方案。
通过分析内存优化系统中混合内存架构的特点，预先设置数据页智能迁移方案，达到了为后续数据页的动态迁移提供迁移标准和参考，进而提高迁移有序性和合理性的技术效果。
步骤S600：基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；
步骤S700：根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
具体而言，根据系统预先制定的所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果。其中，所述数据迁移引擎模块同样内嵌于所述内存优化系统，用于对第一共享内存中的数据页等资源进行智能迁移。进一步的，所述双层管理伙伴模块中各子伙伴系统对实时迁移进、迁移出的数据页等资源进行动态划分管理。通过混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块的协同配合，实现了基于混合内存架构的特点，个性化进行内存管理的目标，达到了对共享内存体系的智能优化，进而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
进一步的，如附图2所示，本发明步骤S400还包括：
步骤S410：根据所述第一实时访存频率，获得第一事件采样信息、第一页表遍历信息；
步骤S420：根据所述第一事件采样信息确定第一访问命中信息；
步骤S430：根据所述第一访问命中信息对数据页进行降序排列，获得第一降序列表；
步骤S440：根据所述第一降序列表，确定第一预分类结果；
步骤S450：根据所述第一页表遍历信息，获得第一页表状态，其中，所述第一页表状态包括第一热读状态、第一热写状态；
步骤S460：根据所述第一热读状态、所述第一热写状态，对所述第一预分类结果调整，获得所述第一分类结果。
具体而言，所述第一事件采样信息是指通过事件采样（TLBMiss），对各数据页的访存命中情况进行监测。在通过所述第一事件采样信息确定第一访问命中信息之后，根据各数据页被访问调用等的命中率大小，将各数据页进行降序排列，从而得到所述第一降序列表。进一步的，根据所述第一降序列表，位于列表前面的数据页即访存频率高且命中率高的数据页，将其作为热页面，所有热页面组成第一预热页面集，位于列表中间位置的数据页即访存频率居中且命中率居中的数据页，将其作为流页面，所有流页面组成第一预流页面集，位于列表后面的数据页即访存频率低且命中率低的数据页，将其作为冷页面，所有流页面组成第一预冷页面集，最终形成所述第一预分类结果。
进一步的，根据所述第一页表遍历信息获得第一页表状态，且所述第一页表状态包括第一热读状态、第一热写状态。其中，所述第一页表状态是利用页表遍历的方法识别第一共享内存中各数据页等资源的利用情况得到的监测信息。通过监控页表遍历的dirty_bit位，对各热页面的读写模式进行判断，进而通过扫描页表遍历的access_bit位，实现对所述第二子伙伴系统管理的所述动态随机存取存储器中，各个热页面实时热度的监测管理，并基于实时监测到的数据，不断循环运行实现对数据页的动态迁移管理，即确定所述第一分类结果。其中，所述第一分类结果是根据实时监测数据动态变化的。
通过实时监测并智能迁移，实现对第一共享内存中各数据页的动态存储管理，达到了基于实际资源利用情况动态管理内存，提高共享内存体系整体性能的技术效果。
进一步的，本发明步骤S460还包括：
步骤S461：根据所述第一实时访存频率，提取第一数据页的第一实时访存频率；
步骤S462：根据所述第一实时访存频率，计算获得第一命中率；
步骤S463：判断所述第一命中率是否满足第一预设命中阈值；
步骤S464：若所述第一命中率不满足所述第一预设命中阈值，获得第一标记指令，其中，所述第一标记指令用于对所述第一数据页进行冷页标记。
具体而言，根据监测分析得到的所述第一实时访存频率，提取第一数据页的第一实时访存频率。其中，所述第一数据页是指所述第一共享内存中任意一个数据页。根据所述第一数据页的所述第一实时访存频率，计算获得所述第一数据页的第一命中率。进一步的，当所述第一命中率不满足第一预设命中阈值时，系统自动发出第一标记指令。其中，所述第一标记指令用于对所述第一数据页进行冷页标记。其中，所述第一预设命中阈值是指系统基于第一共享内存历史访存数据、用户访问调度精度需求、效率需求等综合分析后确定的命中概率区间。通过智能判断各数据页的命中率，实现了对各数据页的快速划分，进而为后续分类管理提供基础的技术目标。
进一步的，本发明步骤S463还包括：
步骤S4631：若所述第一命中率满足所述第一预设命中阈值，获得第一判断指令；
步骤S4632：根据所述第一判断指令，对所述第一命中率满足第二预设命中阈值的情况进行判断；
步骤S4633：若所述第一命中率不满足所述第二预设命中阈值，获得第二标记指令，其中，所述第二标记指令用于对所述第一数据页进行流页标记。
进一步的，本发明步骤S4632还包括：
步骤S46321：若所述第一命中率满足所述第二预设命中阈值，获得第三标记指令，其中，所述第三标记指令用于对所述第一数据页进行热页标记；
步骤S46322：根据所述冷页标记组建所述第一冷页面集，根据所述流页标记组建所述第一流页面集，根据所述热页标记组建所述第一热页面集；
步骤S46323：根据所述第一冷页面集、所述第一流页面集、所述第一热页面集，获得所述第一分类结果。
具体而言，当所述第一命中率满足第一预设命中阈值时，系统自动发出第一判断指令，用于进一步对对所述第一命中率进行智能判断和命中等级评定。其中，当所述第一命中率不满足第二预设命中阈值时，系统自动发出第二标记指令，用于对所述第一数据页进行流页标记。然而，当所述第一命中率满足所述第二预设命中阈值时，系统自动发出第三标记指令，用于对所述第一数据页进行热页标记。其中，所述第二预设命中阈值是指系统基于第一共享内存历史访存数据、用户访问调度精度需求、效率需求等综合分析后确定的命中概率区间，且，所述第二预设命中阈值小于所述第一预设命中阈值。
进一步的，将所有标记了冷页标记的数据页组建成所述第一冷页面集，将所有标记了流页标记的数据页组建成所述第一流页面集，将所有标记了热页标记的数据页组建成所述第一热页面集，并根据所述第一冷页面集、所述第一流页面集、所述第一热页面集，确定所述第一分类结果。通过基于监测数据计算分析后得到第一共享内存中各数据页的访存频率、命中率等数据，实现了提高识别精度，为后续划分提供可靠数据的技术目标，达到了为后续合理有效的内存划分提供基础的技术效果。
进一步的，如附图3所示，本发明步骤S600还包括：
步骤S610：获得所述预设迁移方案的数据迁移方法，其中，所述数据迁移方法包括第一数据迁移方法、第二数据迁移方法；
步骤S620：其中，所述第一数据迁移方法是指数据页由所述第一子伙伴系统向所述第二子伙伴系统的迁移，所述第二数据迁移方法是指数据页由所述第二子伙伴系统向所述第一子伙伴系统的迁移；
步骤S630：其中，所述第一数据迁移方法通过有锁页面方式进行数据页迁移，所述第二数据迁移方法通过无锁页面方式进行数据页迁移；
步骤S640：根据所述第一数据迁移方法、所述第二数据迁移方法进行动态迁移控制，获得所述第一迁移控制结果。
具体而言，所述预设迁移方案的数据迁移方法共有两种，即第一数据迁移方法、第二数据迁移方法。其中，所述第一数据迁移方法是指数据页由所述第一子伙伴系统向所述第二子伙伴系统的迁移，是通过有锁页面方式进行数据页迁移的。所述第二数据迁移方法是指数据页由所述第二子伙伴系统向所述第一子伙伴系统的迁移，是通过无锁页面方式进行数据页迁移的。通过利用有锁页面方式将所述第一子伙伴系统向所述第二子伙伴系统进行数据页迁移，即，利用有锁页面方式将大量热页面向动态随机存取存储器迁移，达到了保证数据迁移安全一致的技术效果。通过利用无锁页面方式将所述第二子伙伴系统向所述第一子伙伴系统进行数据页迁移，即，利用无锁页面方式将大量冷页面向非易失性存储单元迁移，达到了降低数据迁移开销技术效果。此外，当利用无锁页面方式将大量冷页面向非易失性存储单元迁移时，即使出现数据变动等问题，只需通过将程序或数据恢复到上一次正确状态后再进行数据页迁移即可。根据所述第一数据迁移方法、所述第二数据迁移方法进行动态迁移控制，获得所述第一迁移控制结果。达到了基于数据页实际情况进行个性化数据迁移，保证数据迁移稳定安全的同时，有效降低数据迁移开销的技术效果。
进一步的，如附图4所示，本发明还包括如下步骤：
步骤S810：获得第一子伙伴、第二子伙伴；
步骤S820：利用混合内存模拟器对所述第一子伙伴、所述第二子伙伴进行模拟，获得第一模拟内存架构；
步骤S830：基于所述第一模拟内存架构进行预设数量程序的执行模拟，获得第一模拟结果；
步骤S840：根据所述第一模拟结果，计算获得第一开销数量、第一执行时间；
步骤S850：根据所述第一开销数量、第一执行时间，对共享内存优化进行评价。
具体而言，所述第一子伙伴是指利用所述第一子伙伴系统进行管理的非易失性存储单元，所述第二子伙伴是指利用所述第二子伙伴系统进行管理的动态随机存取存储器。利用开源的混合内存模拟器对所述第一子伙伴、所述第二子伙伴，即，所述非易失性存储单元和所述动态随机存取存储器进行模拟，即得到混合内存架构的模拟结果，即所述第一模拟内存架构。进一步的，基于所述第一模拟内存架构进行预设数量程序的执行模拟，并获得第一模拟结果，通过对所述第一模拟结果计算确定第一开销数量和第一执行时间。其中，所述预设数量程序为根据实际分析需要自行设置的并行程序的数量。所述第一开销数量是指管理运行共享内存所需要的开销，包括数据页迁移开销、数据页访存监测开销等，所述第一执行时间是指所述预设数量程序执行响应的时间，最后根据所述第一开销数量、第一执行时间，对共享内存优化进行评价。
通过模拟得到共享内存体系的量化开销和执行时间数据，并将其与未经所述内存优化系统管理的共享内存体系进行对比，即实现对该共享内存优化程度的评价，达到了量化共享内存优化程度的技术效果。
综上所述，本发明所提供的一种基于内存划分技术的共享内存优化方法具有如下技术效果：
1.通过构建混合内存监测模块，实现了对混合内存架构中的实时访存进行智能监测的目标，同时利用双层管理伙伴模块对混合内存架构进行区分管理，并基于混合内存监测模块实时监测的访问数据等动态迁移两子伙伴系统中的数据页，其中，数据页的动态迁移通过数据迁移引擎模块实现，包括第一子伙伴系统与第二子伙伴系统之间的双向迁移。通过混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块的协同配合，实现了基于混合内存架构的特点，个性化进行内存管理的目标，达到了对共享内存体系的智能优化，进而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
2.通过实时监测并智能迁移，实现对第一共享内存中各数据页的动态存储管理，并通过智能判断各数据页的命中率，实现了提高识别精度、对各数据页的快速合理划分，进而为后续内存分类管理提供基础的技术目标。
3.通过基于迁移数据特点确定不同的数据迁移方式，达到了基于数据页实际情况进行个性化数据迁移，并在保证数据迁移稳定安全的同时，有效降低数据迁移开销的技术效果。
4.通过模拟共享内存体系并得到模拟的量化开销和执行时间数据，达到了量化共享内存优化程度的技术效果。
实施例二
基于与前述实施例中一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，同样发明构思，本发明还提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，请参阅附图5，所述系统包括：
第一获得单元11，所述第一获得单元11用于获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；
第一执行单元12，所述第一执行单元12用于基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；
第二获得单元13，所述第二获得单元13用于利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；
第三获得单元14，所述第三获得单元14用于根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；
第一构建单元15，所述第一构建单元15用于根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；
第四获得单元16，所述第四获得单元16用于基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；
第二执行单元17，所述第二执行单元17用于根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
进一步的，所述系统还包括：
第五获得单元，所述第五获得单元用于根据所述第一实时访存频率，获得第一事件采样信息、第一页表遍历信息；
第一确定单元，所述第一确定单元用于根据所述第一事件采样信息确定第一访问命中信息；
第六获得单元，所述第六获得单元用于根据所述第一访问命中信息对数据页进行降序排列，获得第一降序列表；
第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述第一降序列表，确定第一预分类结果；
第七获得单元，所述第七获得单元用于根据所述第一页表遍历信息，获得第一页表状态，其中，所述第一页表状态包括第一热读状态、第一热写状态；
第八获得单元，所述第八获得单元用于根据所述第一热读状态、所述第一热写状态，对所述第一预分类结果调整，获得所述第一分类结果。
进一步的，所述系统还包括：
第一提取单元，所述第一提取单元用于根据所述第一实时访存频率，提取第一数据页的第一实时访存频率；
第九获得单元，所述第九获得单元用于根据所述第一实时访存频率，计算获得第一命中率；
第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述第一命中率是否满足第一预设命中阈值；
第十获得单元，所述第十获得单元用于若所述第一命中率不满足所述第一预设命中阈值，获得第一标记指令，其中，所述第一标记指令用于对所述第一数据页进行冷页标记。
进一步的，所述系统还包括：
第十一获得单元，所述第十一获得单元用于若所述第一命中率满足所述第一预设命中阈值，获得第一判断指令；
第三执行单元，所述第三执行单元用于根据所述第一判断指令，对所述第一命中率满足第二预设命中阈值的情况进行判断；
第四执行单元，所述第四执行单元用于若所述第一命中率不满足所述第二预设命中阈值，获得第二标记指令，其中，所述第二标记指令用于对所述第一数据页进行流页标记。
进一步的，所述系统还包括：
第五执行单元，所述第五执行单元用于若所述第一命中率满足所述第二预设命中阈值，获得第三标记指令，其中，所述第三标记指令用于对所述第一数据页进行热页标记；
第一组建单元，所述第一组建单元用于根据所述冷页标记组建所述第一冷页面集，根据所述流页标记组建所述第一流页面集，根据所述热页标记组建所述第一热页面集；
第十二获得单元，所述第十二获得单元用于根据所述第一冷页面集、所述第一流页面集、所述第一热页面集，获得所述第一分类结果。
进一步的，所述系统还包括：
第十三获得单元，所述第十三获得单元用于获得所述预设迁移方案的数据迁移方法，其中，所述数据迁移方法包括第一数据迁移方法、第二数据迁移方法；
第一设置单元，所述第一设置单元用于其中，所述第一数据迁移方法是指数据页由所述第一子伙伴系统向所述第二子伙伴系统的迁移，所述第二数据迁移方法是指数据页由所述第二子伙伴系统向所述第一子伙伴系统的迁移；
第六执行单元，所述第六执行单元用于其中，所述第一数据迁移方法通过有锁页面方式进行数据页迁移，所述第二数据迁移方法通过无锁页面方式进行数据页迁移；
第十四获得单元，所述第十四获得单元用于根据所述第一数据迁移方法、所述第二数据迁移方法进行动态迁移控制，获得所述第一迁移控制结果。
进一步的，所述系统还包括：
第十五获得单元，所述第十五获得单元用于获得第一子伙伴、第二子伙伴；
第十六获得单元，所述第十六获得单元用于利用混合内存模拟器对所述第一子伙伴、所述第二子伙伴进行模拟，获得第一模拟内存架构；
第十七获得单元，所述第十七获得单元用于基于所述第一模拟内存架构进行预设数量程序的执行模拟，获得第一模拟结果；
第十八获得单元，所述第十八获得单元用于根据所述第一模拟结果，计算获得第一开销数量、第一执行时间；
第七执行单元，所述第七执行单元用于根据所述第一开销数量、第一执行时间，对共享内存优化进行评价。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，前述图1实施例一中的一种基于内存划分技术的共享内存优化方法和具体实例同样适用于本实施例的一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，通过前述对一种基于内存划分技术的共享内存优化方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
示例性电子设备
下面参考图6来描述本发明的电子设备。
图6图示了根据本发明的电子设备的结构示意图。
基于与前述实施例中一种基于内存划分技术的共享内存优化方法的发明构思，本发明还提供一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文所述一种基于内存划分技术的共享内存优化方法的任一方法的步骤。
其中，在图6中，总线架构（用总线300来代表），总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口305在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。
处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。
本发明提供了一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，所述方法应用于一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，其中，所述方法包括：通过获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。解决了现有技术中计算机在处理多道程序时，存在无法基于内存架构特点生成个性化内存管理方案，进而导致多个请求引发共享内存的冲突和互扰，最终制约共享内存整体效能的技术问题。通过混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块的协同配合，实现了基于混合内存架构的特点，个性化进行内存管理的目标，达到了对共享内存体系的智能优化，进而降低系统处理多个请求时的共享内存冲突和互扰，最终提高多个程序的运行效率的技术效果。
本发明还提供一种电子设备，其中，包括处理器和存储器；
该处理器，用于处理执行上述实施例一中任一项所述方法的步骤；
该存储器，该存储器与该处理器耦合，用于存储程序，当该程序被该处理器执行时，使系统以执行上述实施例一中任一项所述方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序在执行时实现上述实施例一中任一项所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全软件实施例、完全硬件实施例、或结合软件和硬件方面实施例的形式。此外，本发明为可以在一个或多个包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。而所述的计算机可用存储介质包括但不限于：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，简称RAM）、磁盘存储器、只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory，简称CD-ROM）、光学存储器等各种可以存储程序代码的介质。
本发明是参照本发明的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于内存划分技术的共享内存优化方法，其特征在于，所述方法应用于一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，所述系统包括混合内存监测模块、双层管理伙伴模块、数据迁移引擎模块，所述方法包括：
获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；
基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；
利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；
根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；
根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；
基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；
根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，包括：
根据所述第一实时访存频率，获得第一事件采样信息、第一页表遍历信息；
根据所述第一事件采样信息确定第一访问命中信息；
根据所述第一访问命中信息对数据页进行降序排列，获得第一降序列表；
根据所述第一降序列表，确定第一预分类结果；
根据所述第一页表遍历信息，获得第一页表状态，其中，所述第一页表状态包括第一热读状态、第一热写状态；
根据所述第一热读状态、所述第一热写状态，对所述第一预分类结果调整，获得所述第一分类结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得所述第一分类结果，包括：
根据所述第一实时访存频率，提取第一数据页的第一实时访存频率；
根据所述第一实时访存频率，计算获得第一命中率；
判断所述第一命中率是否满足第一预设命中阈值；
若所述第一命中率不满足所述第一预设命中阈值，获得第一标记指令，其中，所述第一标记指令用于对所述第一数据页进行冷页标记。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一命中率是否满足第一预设命中阈值，之后包括：
若所述第一命中率满足所述第一预设命中阈值，获得第一判断指令；
根据所述第一判断指令，对所述第一命中率满足第二预设命中阈值的情况进行判断；
若所述第一命中率不满足所述第二预设命中阈值，获得第二标记指令，其中，所述第二标记指令用于对所述第一数据页进行流页标记。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一判断指令，对所述第一命中率满足第二预设命中阈值的情况进行判断，之后包括：
若所述第一命中率满足所述第二预设命中阈值，获得第三标记指令，其中，所述第三标记指令用于对所述第一数据页进行热页标记；
根据所述冷页标记组建所述第一冷页面集，根据所述流页标记组建所述第一流页面集，根据所述热页标记组建所述第一热页面集；
根据所述第一冷页面集、所述第一流页面集、所述第一热页面集，获得所述第一分类结果。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果，包括：
获得所述预设迁移方案的数据迁移方法，其中，所述数据迁移方法包括第一数据迁移方法、第二数据迁移方法；
其中，所述第一数据迁移方法是指数据页由所述第一子伙伴系统向所述第二子伙伴系统的迁移，所述第二数据迁移方法是指数据页由所述第二子伙伴系统向所述第一子伙伴系统的迁移；
其中，所述第一数据迁移方法通过有锁页面方式进行数据页迁移，所述第二数据迁移方法通过无锁页面方式进行数据页迁移；
根据所述第一数据迁移方法、所述第二数据迁移方法进行动态迁移控制，获得所述第一迁移控制结果。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得第一子伙伴、第二子伙伴；
利用混合内存模拟器对所述第一子伙伴、所述第二子伙伴进行模拟，获得第一模拟内存架构；
基于所述第一模拟内存架构进行预设数量程序的执行模拟，获得第一模拟结果；
根据所述第一模拟结果，计算获得第一开销数量、第一执行时间；
根据所述第一开销数量、第一执行时间，对共享内存优化进行评价。
8.一种基于内存划分技术的共享内存优化系统，其特征在于，所述基于内存划分技术的共享内存优化系统应用于权利要求1-7任一所述方法的步骤，所述系统包括：
第一获得单元：所述第一获得单元用于获得双层管理伙伴模块的第一子伙伴系统、第二子伙伴系统；
第一执行单元：所述第一执行单元用于基于所述第一子伙伴系统，对第一共享内存进行初始存储；
第二获得单元：所述第二获得单元用于利用混合内存监测模块对所述第一共享内存进行实时访存监测，获得第一实时监测结果，并根据所述第一实时监测结果计算获得第一实时访存频率；
第三获得单元：所述第三获得单元用于根据所述第一实时访存频率进行数据页分类，获得第一分类结果，其中，所述第一分类结果包括第一热页面集、第一冷页面集、第一流页面集；
第一构建单元：所述第一构建单元用于根据所述第一子伙伴系统、所述第二子伙伴系统，构建预设迁移方案；
第四获得单元：所述第四获得单元用于基于所述预设迁移方案，数据迁移引擎模块对所述第一热页面集、所述第一冷页面集、所述第一流页面集进行动态迁移控制，获得第一迁移控制结果；
第二执行单元：所述第二执行单元用于根据所述第一迁移控制结果，对所述第一共享内存进行动态划分。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述处理器，用于处理执行权利要求1-7中任一项所述的方法；
所述存储器，所述存储器与所述处理器耦合，用于存储程序，当所述程序被所述处理器执行时，使系统以执行权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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，所述计算机程序在执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220920 |