[发明专利]一种基于Linux内核页表替换的内存访问模型追踪方法

摘要

本发明是一种基于Linux内核页表替换的内存访问模型追踪方法，随着处理器速度与内存访问速度的差距越来越大，内存系统成为系统性能的瓶颈，不同性质的应用程序具有不同类型的内存访问模型，对内存行为的优化方式也不一样，而现有工具都不能高效的追踪程序的内存访问，导致内存优化的复杂性。本发明应用在Linux系统上，通过修改Linux内核，替换目标进程的页表。新的页表对于非代码段页面只保存一项，这样目标进程每次访问内存时都会发生缺页中断，在内核处理缺页中断时，记录相应的地址，就可以追踪特定目标进程的虚拟页面访问顺序，即程序的内存访问模型。本发明具有轻量级的特点，追踪内存访问速度快、追踪出的数据量小，而且不影响操作系统中其它进程的正常运行。使用本发明追踪出内存访问模型，可以指导程序的内存行为优化。

主权项

1.一种基于Linux内核进程页表替换的内存访问模型追踪方法，其特征在于包括以下步骤：(1)引导程序创建出一个子进程来执行要统计内存访问模型的目标程序，在目标程序执行之前，父进程通过向Linux内核添加的系统调用a来启动统计过程，并将要统计的目标进程号传递进内核；(2)另外申请一个页表，称之为假页表，假页表中对于非代码段的页面只保留一项，这样对非代码段的每次内存访问都会产生缺页中断，除非一直访问某个地址；在切换到目标进程的时候将假页表的地址传递给cr3寄存器，使操作系统与假页表建立联系；(3)目标进程开始执行，由于使用了假页表，目标程序的每次访问内存都会触发缺页中断，在处理缺页中断时，记录访问的内存页号和访问次数，即内存访问模型；通过向Linux内核添加的系统调用c将内存访问模型数据取出到用户态；(4)目标进程执行完后，通过向Linux内核添加的调用系统调用b结束统计过程。