CN117811987A - 一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法，涉及内存虚拟化技术领域，包括基于IPv6协议定义IP地址编码规则；基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成能够直接访问内存资源的IP地址；将所述IP地址上传至资源管理器；应用服务器向资源服务器发送资源请求；所述资源服务器回馈一个可用的内存服务器的IP地址列表给所述应用服务器，并更新路由表；所述应用服务器根据所述路由表发现和管理内存资源。能够利用IPv6解决网络地址空间不足的问题,给每个存储单位分配地址，使得内存资源与网络的实体设备一样拥有独立的IP地址，在网络中可以作为一个虚拟节点，可以像实体设备一样被寻址到实现访问。
Description
技术领域
本发明涉及内存虚拟化技术领域，尤其涉及一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法。
背景技术
随着互联网以及相关应用的飞速发展，信息资源呈爆炸性增长，通过网络进行传输的信息量不断膨胀。信息技术的飞速发展，信息存储的需求量急剧增大，对存储系统的容量需求的大幅度增长。
传统的存储服务器一般以大量的磁盘或光盘库为基础，固态盘作为缓存，构建数据存储系统。对实时性要求比较高的场合需要对大数据进行快速处理，而服务器的物理内存往往无法满足这些应用的需求。通常情况下，可以使大容量的存储设备和相关内存映射技术来为内存扩容，但内存映射技术只适用于访问较小的文件，且受到操作系统兼容性的限制，局限性比较大。大数据应用场景下，数据的类型千变万化，用户的大量数据存储需求通常会通过扩展虚拟内存方式，以满足应用程序的内存需求，内存容量的充足可以避免内存溢出和提高访问性能，内存的合理应用对应用程序的性能和稳定性有着至关重要的影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是：大量的内存资源在不同主机的场景中，将分布在不同设备中的内存资源整合起来，动态提供给需要大内存的应用程序，对内存资源准确定位与发现是内存资源管理面临的一个重要问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法，包括基于IPv6协议定义IP地址编码规则；基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成能够直接访问内存资源的IP地址；将所述IP地址上传至资源管理器；应用服务器向资源服务器发送资源请求；所述资源服务器回馈一个可用的内存服务器的IP地址列表给所述应用服务器，并更新路由表；所述应用服务器根据所述路由表发现和管理内存资源。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：基于IPv6协议定义IP地址编码规则包括基于内存服务器的IP地址，内存地址和控制位；
一个IPv6地址为128位，内存服务器的IP地址由前N位组成，用于内存服务器的网络寻址和路由；
控制位由M位组成，用于传输内存资源的相关控制信息；
内存地址由IPv6的后128-N-M位组成，用于内存资源中某一具体的内存单元的定位。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成IP地址。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：将所述IP地址通过BGP路由协议上传至资源管理器中的内存服务资源数据表中；
所述内存服务资源表的地址对IP地址的唯一性进行确定，然后确认内存资源的唯一性，对内存资源基于IP地址的唯一性进行判断；
若IP地址不具有唯一性，则重新生成IP地址；
若IP地址具有唯一性，则将IP地址导入路由表，并通过BGP路由协议向外广播，使网络设备建立对此IP地址的路由。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：在资源管理器中构建内存资源数据表，用以存放可以被使用的内存资源，内存资源库包括内存资源定位信息、内存性能指标、内存使用信息、内存性能指标和内存使用信息。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：应用服务器向资源服务器发送资源请求；
当应用程序需要内存资源时，向资源管理器发资源请求，资源管理器接收资源请求，通过内存资源数据表对资源请求的任务复杂度、需求资源量和业务需求与内存服务资源进行优选，匹配最优选择形成任务列表，主要包括硬件配置、网络带宽、内存IP和内存容量信息。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：资源服务器匹配出最优选择后，生成路由信息和内存资源使用信息，资源服务器会返回一个能用的内存服务的IPv6地址列表给应用服务器，所述IPv6地址列表包括能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址，应用服务器使用能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址向对应的内存服务器发送网络请求，以获取所需的内存资源。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：应用服务器通过资源服务器提供的IPv6地址列表找到能够提供内存资源的内存服务器，直接寻址到内存服务器中能用的内存资源，调用内存资源并将内存资源使用情况更新到资源管理器中内存资源使用检索表。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：当应用服务器不需要内存资源时，通过发送内存资源释放动作到资源服务器和内存服务器中，其他设备在接收到消息后会相应地更新资源使用状态，同时更新资源管理器中内存资源使用检索表。
当应用程序需要内存资源时，通过BGP协议向资源管理器发资源请求，资源管理器接收资源请求并构建内存资源访问路由表，通过内存资源访问路由表对资源请求的任务复杂度、需求资源量和业务需求与内存服务资源进行优选，匹配最优选择形成任务列表，主要包括硬件配置、网络带宽、内存IP和内存容量信息。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：资源服务器匹配出最优选择后，生成路由信息和内存资源使用信息，资源服务器会返回一个能用的内存服务的IPv6地址列表给应用服务器，所述IPv6地址列表包括能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址，应用服务器使用能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址向对应的内存服务器发送网络请求，以获取所需的内存资源。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：应用服务器通过查询内存资源访问路由表中IPv6地址找到能够提供内存资源的内存服务器，直接寻址到内存服务器中能用的内存资源，调用内存资源并将内存资源使用情况更新到资源管理器中内存资源使用检索表。
作为本发明所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法的一种优选方案，其中：当应用服务器不需要内存资源时，通过更新BGP消息发送内存资源释放动作到其他应用服务器和内存服务器中，其他设备在接收到消息后会相应地更新路由表，同时更新资源管理器中内存资源使用检索表。
本发明的有益效果：能够利用IPv6解决网络地址空间不足的问题,给每个存储单位分配地址，使得内存资源与网络的实体设备一样拥有独立的IP地址，在网络中可以作为一个虚拟节点，可以像实体设备一样被寻址到实现访问。使用BGP路由协议交换不同网络的网络地址，使得网络可以自动发现其拓扑结构并生成路由表。当内存服务器使用BGP协议发送内存资源信息的同时，同时向资源管理器中的访问路由表告知了自己的网络位置，路由系统将自动设置相应的路由表项，使得分布式内存服务器中的内存资源可以根据IPv6地址变的网络可达。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法的基本流程示意图。
图2为本发明一个实施例提供的一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法的内存地址编码示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。
参照图1和图2，为本发明的一个实施例，提供了一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法，包括：
S1:基于IPv6协议定义IP地址编码规则包括：
基于IPv6协议定义IP地址编码规则包括基于IPv6的内存服务器IP地址和内存地址和控制位，共128位；
内存服务器IP地址由前N位组成(比如N＝64)，用于内存服务器的网络寻址和路由；
控制位由M位组成，用于传输内存资源的相关控制信息，M可以为零。
内存地址由IPv6地址的后面位数128-N-M为组成，用于内存资源中某个具体的内存单元(比如内存页)的定位。
内存条是计算机重要组成部分，是用来存储临时数据的设备，由许多存储单元组成的，每个存储单元可以存储一个二进制数(0或1)。每个存储单元都有一个唯一地址，计算机通过地址来访问内存中的数据。
在本专利中，利用IPv6解决网络地址空间不足的问题,给每个存储单位分配地址，使得内存资源与网络的实体设备一样拥有独立的IP地址，在网络中可以作为一个虚拟节点，为了可以像实体设备一样被寻址到实现访问。
S2:基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成能够直接访问内存资源的IP地址；
基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成IP地址。
其中一个实施例中，主流64位操作系统的内存地址最大是64位，当一个内存资源可以以4KB页面大小来存取的时候，我们只需要取内存地址的前52位。
其中一个实施例中，当一个内存资源可以以2MB页面大小来存取的时候，我们只需要取内存地址的前43位。
其中一个实施例中，在极端情况下，当一个内存资源必须以字节大小来存取的时候，我们需要取内存地址的所有64位。
内存资源的IP定位由内存服务器(主机)网络地址和安装在内存服务器中的内存资源的内存地址组成。
内存地址编码如下所示，内存地址中前四个字节的网络地址为fec0:db80:8000:0000,后四个字节的内存存储单元的起始地址为0Xffff:8880:abcd:0000，终止地址为0Xffff:8881:abcd:0000,起始地址Pmem和内存的长度Lmem.
Pmem＝0X ffff:8880:abcd:0000
Lmem＝0X ffff:8881:abcd:0000-0X ffff:8880:abcd:0000＝4GB
S3:将所述IP地址上传至资源管理器；
将所述IP地址上传至资源管理器中的内存服务资源数据表中；
所述内存服务资源表的地址对IP地址的唯一性进行确定，然后确认内存资源的唯一性，对内存资源基于IP地址的唯一性进行判断；
若IP地址不具有唯一性，则重新生成IP地址；
若IP地址具有唯一性，则将IP地址导入路由表。
在资源管理器中构建内存资源数据表，用以存放可以被使用的内存资源，内存资源库包括内存资源定位信息、内存性能指标、内存使用信息、内存性能指标和内存使用信息。
在其中一个实施例中，按照编码规则定义内存资源地址，将IP网络地址、内存地址存储格式信息(存储页面大小)、内存容量等信息上传至资源管理器的内存服务资源表，可以作为内存管理、内存网络定位的路由表数据进行管理。
确定IP地址唯一性。IP地址定位的关键是在一个IPv6网络中，通过IPv6地址可以唯一定位到内存单元，而不会与其他内存资源发生地址冲突。上报到内存服务资源表的地址先确认网络服务器(主机)IP地址的唯一性，再确认内存资源的唯一性。即可判断内存资源基于IP地址的唯一性。
将确认的唯一性IP地址资源表导入到路由表。
对每个内存资源都编上了单独的IP地址，可以使得分布式内存资源以对等网络节点的形式存在在网络中，很方便地被应用服务器所调用访问和直接管理。
S4:应用服务器向资源服务器发送资源请求；
应用服务器向资源服务器发送资源请求；
当应用程序需要内存资源时，通过BGP协议向资源管理器发资源请求，资源管理器接收资源请求并构建内存资源访问路由表，通过内存资源访问路由表对资源请求的任务复杂度、需求资源量和业务需求与内存服务资源进行优选，匹配最优选择形成任务列表，主要包括硬件配置、网络带宽、内存IP和内存容量信息。
在其中一个实施例中，在资源管理器中构建内存资源数据表，用以存放可以被使用的内存资源，内存资源库包括内存资源定位信息、内存性能指标、内存使用信息。
其中，内存资源定位信息，包括内存资源IP地址、内存资源存储格式信息(存储页面大小)和内存容量。
内存性能指标，包括内存延迟、带宽、热容错等信息。
内存使用信息，包括内存是否空闲、以及以往使用记录。
在网络中可以被使用的分布式内存资源根据编码规则定位后，将定位信息上报给资源管理器的内存资源表。
在资源管理器中构建内存资源使用检索表，用以存放正在被使用的内存资源，便于分析内存使用效率和发现处理故障，包括使用内存资源IP定位、使用内存容量、使用时间和调用应用、性能指标等信息。
正在被使用的内存资源的信息必须在内存资源使用检索表中存放。
S5:所述资源服务器回馈一个可用的内存服务器的IP地址列表给所述应用服务器，并更新路由表；
资源服务器匹配出最优选择后，生成路由信息和内存资源使用信息，资源服务器会返回一个能用的内存服务的IPv6地址列表给应用服务器，所述IPv6地址列表包括能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址，应用服务器使用能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址向对应的内存服务器发送网络请求，以获取所需的内存资源。
S6:所述应用服务器根据所述路由表发现和管理内存资源。
应用服务器通过查询内存资源访问路由表中IPv6地址找到能够提供内存资源的内存服务器，直接寻址到内存服务器中能用的内存资源，调用内存资源并将内存资源使用情况更新到资源管理器中内存资源使用检索表。
在资源管理器中构建内存资源访问路由表，用以内存资源能够被网络访问的路由信息，同时需要保证路由信息的准确性避免因路由不正确而无法建立网络通路。
在本专利中，路由信息使用BGP路由协议交换不同网络的网络地址，使得网络可以自动发现其拓扑结构并生成路由表。当内存服务器使用BGP协议发送内存资源信息的同时，同时向资源管理器中的访问路由表告知了自己的网络位置，路由系统将自动设置相应的路由表项，使得分布式内存服务器中的内存资源可以根据IPv6地址变的网络可达(reachable)。
同理，内存服务器也会定期根据内存服务资源表中的信息更新路由表，当有内存资源不再提供服务时，注销BGP路由协议的内存资源的路由信息，也会从路由表中删除该条信息。
采用BGP路由协议可以保证不同网段的内存资源被访问和调用。
当应用服务器不需要内存资源时，通过更新BGP消息发送内存资源释放动作到其他应用服务器和内存服务器中，其他设备在接收到消息后会相应地更新路由表，同时更新资源管理器中内存资源使用检索表。
通过IPV6地址分配扩展和域间BGP路由协议来实现分布式内存资源自动寻址和管理的方法，用以实现网络中内存资源的自动发现和管理，这种内存资源扩展的方法可以提高计算机性能和效率，能够广泛应用于云计算环境，以及大量需要内存来快速处理图像、视频或其他大型数据集的大型软件、科学计算、复杂图像和虚拟现实场景。
将IP地址与分布在不同设备中的内存资源进行关联与绑定，使用IPv6地址编码规则为分布在不同主机中的内存空间分配地址，通过IPv6地址检索唯一识别到分布式内存资源中到某一块内存空间，较好地解决了内存资源的定位问题。同时，通过结合使用域间路由协议(BGP)，利用BGP的自组织特性自动更新路由配置实现网络BGP路由器表，可以解决内存资源的自动发现问题，实现对内存资源的发现以及控制，大大降低了海量资源的管理难度。
能够利用IPv6解决网络地址空间不足的问题,给每个存储单位分配地址，使得内存资源与网络的实体设备一样拥有独立的IP地址，在网络中可以作为一个虚拟节点，可以像实体设备一样被寻址到实现访问。使用BGP路由协议交换不同网络的网络地址，使得网络可以自动发现其拓扑结构并生成路由表。当内存服务器使用BGP协议发送内存资源信息的同时，同时向资源管理器中的访问路由表告知了自己的网络位置，路由系统将自动设置相应的路由表项，使得分布式内存服务器中的内存资源可以根据IPv6地址变的网络可达。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于，包括：
基于IPv6协议定义IP地址编码规则；
基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成能够直接访问内存资源的IP地址；
将所述IP地址上传至资源管理器；
应用服务器向资源服务器发送资源请求；
所述资源服务器回馈一个可用的内存服务器的IP地址列表给所述应用服务器，并更新路由表；
所述应用服务器根据所述路由表发现和管理内存资源。
2.如权利要求1所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：基于IPv6协议定义IP地址编码规则包括基于内存服务器的IP地址，内存地址和控制位；
一个IPv6地址为128位，内存服务器的IP地址由前N位组成，用于内存服务器的网络寻址和路由；
控制位由M位组成，用于传输内存资源的相关控制信息；
内存地址由IPv6的后128-N-M位组成，用于内存资源中某一具体的内存单元的定位。
3.如权利要求2所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：基于所述IP地址编码规则对分布在不同内存服务器中的内存资源进行编码，生成IP地址。
4.如权利要求3所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：将所述IP地址通过BGP路由协议上传至资源管理器中的内存服务资源数据表中；
所述内存服务资源表的地址对IP地址的唯一性进行确定，然后确认内存资源的唯一性，对内存资源基于IP地址的唯一性进行判断；
若IP地址不具有唯一性，则重新生成IP地址；
若IP地址具有唯一性，则将IP地址导入路由表，并通过BGP路由协议向外广播，使网络设备建立对此IP地址的路由。
5.如权利要求4所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：在资源管理器中构建内存资源数据表，用以存放可以被使用的内存资源，内存资源库包括内存资源定位信息、内存性能指标、内存使用信息、内存性能指标和内存使用信息。
6.如权利要求5所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：应用服务器向资源服务器发送资源请求；
当应用程序需要内存资源时，向资源管理器发资源请求，资源管理器接收资源请求，通过内存资源数据表对资源请求的任务复杂度、需求资源量和业务需求与内存服务资源进行优选，匹配最优选择形成任务列表，主要包括硬件配置、网络带宽、内存IP和内存容量信息。
7.如权利要求6所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：资源服务器匹配出最优选择后，生成路由信息和内存资源使用信息，资源服务器会返回一个能用的内存服务的IPv6地址列表给应用服务器，所述IPv6地址列表包括能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址，应用服务器使用能提供内存资源的内存服务器的IPv6地址向对应的内存服务器发送网络请求，以获取所需的内存资源。
8.如权利要求7所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：应用服务器通过资源服务器提供的IPv6地址列表找到能够提供内存资源的内存服务器，直接寻址到内存服务器中能用的内存资源，调用内存资源并将内存资源使用情况更新到资源管理器中内存资源使用检索表。
9.如权利要求8所述的分布式内存资源自动寻址和管理的方法，其特征在于：当应用服务器不需要内存资源时，通过发送内存资源释放动作到资源服务器和内存服务器中，其他设备在接收到消息后会相应地更新资源使用状态，同时更新资源管理器中内存资源使用检索表。
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