[发明专利]用于闪存感知堆存储器管理的方法和系统

说明书

一种用于闪存感知堆存储器管理的方法，包括：在至少一个处理的存储器空间中保留具有大小等于基于闪存的按字节寻址设备的大小的连续虚拟空间。所述方法还包括由主机设备将基于闪存的按字节寻址设备的存储器空间划分为多个块。每个块包括多个逻辑片段。所述主机设备从与应用相关联的线程接收存储器分配请求。所述主机设备从所述多个块中确定与所述多个块中的其他块相比包括最不空闲的逻辑片段的至少一个块。所述主机设备将包括最不空闲的逻辑片段的至少一个块分配给线程。

技术领域

本公开涉及一种存储器管理。更具体地，本公开涉及一种用于闪存感知堆存储器管理的方法和主机设备。本申请基于2017年5月17日提交的第201741017338号印度申请并且要求其优先权，该印度申请的公开内容通过引用整体并入于此。

背景技术

许多应用(例如，大数据分析、金融实时交易应用、在线游戏应用等)依赖于大的随机存取存储器(RAM)大小，以将巨量频繁访问的对象(例如，索引、查找表、键值对等)缓存在RAM中，从而在主机设备(例如，膝上型、桌面型、计算机、服务器等)中实现高性能。这已经导致了对于动态随机存取存储器(DRAM)的需求的增长。然而，DRAM的成本非常高。为了解决主机设备中的存储器管理，已经出现了基于闪存的按字节寻址存储器设备。

通常，基于闪存的按字节寻址存储器设备(例如，非易失性双列直插式存储器模块-P(NVDIMM-P)包括DRAM缓存和NAND存储主干(storage back bone)。DRAM缓存和NAND存储主干连接到双列直插存储器模块(DIMM)接口。与普通的DRAM相比，DRAM缓存和NAND存储主干的访问延迟可能更高。与DRAM相比，基于闪存的按字节寻址存储器设备具有有限的寿命。基于闪存的按字节寻址存储器设备的动态存储器分配(即，堆(heap)，与用于静态存储器分配的堆栈相比)与传统的堆分配相比具有不同的挑战。以下列出了挑战：

(a)设备访问延迟-不同于DRAM，基于闪存的按字节寻址存储器设备访问可以具有可变的延迟。如果数据在设备缓存中，则基于闪存的按字节寻址存储器设备访问立即地提供服务；但是如果数据不存在于设备缓存中，则基于闪存的按字节寻址存储器设备访问需要从闪存读取，而导致了可变的延迟。

(b)有限的寿命-较高的缓存刷新率(flush rate)导致较高的NAND页写入，其转而影响主机设备的寿命。当分配尺寸低于设备缓存线大小时，缓存线可能利用不足(underutilization)，其导致写入放大(write amplification)并且因此导致较低的寿命。另外，当传统的分配器被用于基于闪存的按字节寻址存储器设备时，针对分配的物理映射可以跨越到一些随机物理页中。这导致了对更多NAND页的访问。

(c)元数据开销-传统的分配器针对具有大容量的主机设备的元数据开销巨大。元数据布局、安置和访问施加了挑战，因为其将导致缓存颠簸(cache trashing)。

传统的分配器不在存储器的不同区域之间进行区分；所有区域被期望为具有一致的访问延迟。当传统的分配器被用于基于闪存的按字节寻址存储器设备时，对于应用对象的物理分配可以跨越到一些随机物理页中，因此导致更多的NAND页访问。此外，随机访问导致设备缓存未命中(cache miss)/设备缓存加载情形的增加，其将增加主机设备的延迟。

在操作系统中请求分页可能导致连续的物理页在不同的处理中被映射到不同的虚拟地址。这将导致多线程环境中较高的缓存颠簸，从而增加访问延迟。

因此，期望解决以上提及的不利或其他缺点，或者至少提供有益的替选。

发明目的

本文中的实施例的主要目的是提供一种用于闪存感知堆存储器管理的方法和主机设备。

本文中的实施例的另一目的是从按字节寻址的基于闪存的存储器设备中分配动态存储器。