可字节寻址的非易失性存储器热插拔方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可字节寻址的非易失性存储器的热插拔方法，包括所述存储器的热添加和热移除；热添加包括物理添加和逻辑添加，热移除包括逻辑移除和物理移除；物理添加用于将所述存储器由不带电的裸设备转化为操作系统可管理的块设备；逻辑添加用于将所述存储器从操作系统可管理的块设备转换为可映射虚拟地址的内存设备；逻辑移除用于将可映射虚拟地址的内存设备转换为操作系统可管理的块设备；物理移除用于将所述存储器从操作系统可管理的块设备转化为不带电的裸设备。本发明专利技术提供的方法及装置适合在各种体系架构的计算机系统上对可字节寻址的非易失性存储器资源进行调度和扩展，具有良好的市场前景和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PersistentMemory的热插拔，具体涉及PersistentMemory热添加和热移除的方法并提供一种热插拔的装置，属于计算机系统结构领域。
技术介绍
NV_register：非易失性寄存器STTRAM：SpinTorqueTransferRandomAccessMemory，旋转转矩传递随机存取存储器PCM：PhaseChangeMemory相变存储器PersistentMemory：非易失性存储器RRAM：ResistiveRandomAccessMemory，阻变式存储器DRAM：DynamicRandomAccessMemory，动态随机存储器，即现阶段广泛使用的内存，其特点是断电电后信息丢失，理论上读写寿命不受限制。DIMM：DualinlineMemoryModule，双列直插式内存模块，是DRAM在主板上的插槽。PM：PersistentMemory，非易失性内存或持久性内存，STTRAM，PCM，RRAM都属于PM，其特点是断电后信息不丢失，可字节寻找；但读写次数受限制，并且读写不均衡，根据材料的不同，PM写耗费时间大概是其读耗费时间的4到10倍，PM读的时间比DRAM慢1到4倍。sys文件系统：用于查看和设定基于某种体系结构计算机系统的操作系统内核的参数，并且能够作为统一驱动模型的管理文件系统。ACPI：AdvancedconfigurationandPowerInterfaceSpecification，高级配置与电源接口规范BIOS：BasicInputOutputSystem，基本输入输出系统SRAT：SystemResourceAffinityTable，是ACPI规范中的一种描述内存资源属性的表。热插拔技术是计算机系统结构领域系统软件技术方向的热点课题，热插拔技术在不断电的情况下对计算机系统的各种器件进行插拔，现有技术已经实现了中央处理器的热插拔，内存的热插拔以及绝大部分输入输出设备的热插拔。当前，热插拔技术为调整数据中心服务器的资源利用率，虚拟机迁移，节约能耗等诸多方面提供了技术支撑，所以说，高效的热插拔技术对于数据中心的服务器系统的容灾性，扩展性和灵活性有重要价值。PersistentMemory在近期发展迅速，因其可字节寻找，非易失，能耗低，密度高的优点逐渐成为DRAM的重要补充或替代，但其也存在读写不对称、读写速度较DRAM慢、寿命有限、一致性等问题制约着其发展，随着技术的进步，所述一些问题取得了一些进展。但是，如何对PersistentMemory进行热插拔的问题还没有完备可靠的方案，本专利技术主要针对PersistentMemory的热插拔问题，提出了热添加和热移除的方法，并提供了一种热插拔的装置，进一步对热插拔问题进行了阐述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种易于使用的PesistentMemory的热插拔方法及装置，，以解决上述问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种可字节寻址的非易失性存储器的热插拔方法，包括可字节寻址的非易失性存储器的热添加和热移除；所述存储器的热添加包括物理添加和逻辑添加，所述存储器的热移除包括逻辑移除和物理移除；总体步骤如下：1)物理添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器由不带电的裸设备转化为操作系统可管理的块设备；2)逻辑添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的块设备转换为可映射虚拟地址的内存设备；3)逻辑移除，其用于将可映射虚拟地址的内存设备转换为操作系统可管理的块设备；4)物理移除，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的块设备转化为不带电的裸设备。进一步的，所述步骤1)中物理添加的具体步骤如下：步骤A1：在基于某种体系架构的计算机系统固件中完成对可字节寻址的非易失性存储器可热插拔属性及地址范围的描述；步骤A2：BIOS对PM上电检测，使其置为可读写状态；步骤A3：将标志“5aa5a55a”写入地址为PM_address的空间，所述PM_address的值由某个非易失性寄存器NV_register传递，PM_address的更新方式为：(PM_address+8)mod1M→NV_register，NV_register→PM_address；符号→表示传递，符号mod表示取模运算，符号1M表示地址空间的大小，符号→、符号mod、符号1M是本领域专业技术人员的通用符号；步骤A4：将PM置于D3off状态，延时与PM物理属性相适应的时间后重新将PM置于D0状态，即刻检测步骤A3中PM_address处的标识“5aa5a55a”是否存在，若存在，继续步骤A5，否则，宕机；所述的D3off最主要的特点是PM设备完全断电的状态，所述的D0最主要的特点是PM设备正常供电工作的状态，所述的D3off和D0是本领域的专业技术人员都熟悉的对设备电源状态的描述符；步骤A5：在在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统中，增加探测PM的功能，在所述PM上增加内存节点PM_node，并将所述的PM_node划分为三个管理区，三个管理区的大小按照用户预先设定的阈值定制；若用户定制为首次添加PM，则第一管理区和第二管理区采用buddy方式管理物理空间，第三管理区使用双端队列管理物理空间，若用户定制为非首次添加PM，则将所添加的PM全部空间在第三管理区的双端队列管理；步骤A6：从步骤A5所述的PM_node的第三管理区的队列头分配空间，同时锁定所述空间，并将其按照块设备的管理方法纳入到某种体系架构计算机系统的操作系统管理中；步骤A7：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统的用户层更新PM块设备添加的信息，并将所述的添加信息按照更新系统文件的方式显式的呈现给用户。进一步的，所述步骤2)中逻辑添加的具体步骤如下：步骤A8：将步骤A6中按照块设备管理的PM的部分空间或全部空间从某种体系架构的计算机系统的操作系统的块设备管理中分离，所述操作系统的第三管理区将所述PM的部分空间或全部空间纳入到自己的管理体系中；步骤A9：按照步骤A8的结果和预先设定的阈值调整所述PM_node中三个管理区的大小，使其保持合理的比例；步骤A10：在基于某种体系架构计算机系统的操作系统的用户层更新PM内存空间添加的信息，并将所述的添加信息按照更新系统文件的方式显式的呈现给用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可字节寻址的非易失性存储器的热插拔方法，其特征在于：包括所述存储器的热添加和热移除；所述存储器的热添加包括物理添加和逻辑添加，所述存储器的热移除包括逻辑移除和物理移除；总体步骤如下：1)物理添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器由不带电的裸设备转化为操作系统可管理的块设备；2)逻辑添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的块设备转换为可映射虚拟地址的内存设备；3)逻辑移除，其用于将可映射虚拟地址的内存设备转换为操作系统可管理的块设备；4)物理移除，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的块设备转化为不带电的裸设备。

【技术特征摘要】
1.一种可字节寻址的非易失性存储器的热插拔方法，其特征在于：包括所
述存储器的热添加和热移除；所述存储器的热添加包括物理添加和逻辑添加，
所述存储器的热移除包括逻辑移除和物理移除；总体步骤如下：
1)物理添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器由不带电的裸设备转
化为操作系统可管理的块设备；
2)逻辑添加，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的
块设备转换为可映射虚拟地址的内存设备；
3)逻辑移除，其用于将可映射虚拟地址的内存设备转换为操作系统可管理
的块设备；
4)物理移除，其用于将可字节寻址的非易失性存储器从操作系统可管理的
块设备转化为不带电的裸设备。
2.根据权利要求1所述的可字节寻址的非易失性存储器的热插拔方法，其
特征在于：所述步骤1)中物理添加的具体步骤如下：
步骤A1：在基于某种体系架构的计算机系统固件中完成对所述存储器的可
热插拔属性及地址范围的描述；
步骤A2：BIOS对所述存储器上电检测，使其置为可读写状态；
步骤A3：将标志“5aa5a55a”写入地址为PM_address的空间，所述PM_address
的值由某个非易失性寄存器NV_register传递，PM_address的更新方式为：
(PM_address+8)mod1M→NV_register，NV_register→PM_address；符号→表
示传递，符号mod表示取模运算，符号1M表示地址空间的大小，符号→、符
号mod、符号1M是本领域专业技术人员的通用符号；
步骤A4：将所述存储器置于D3off状态，延时与所述存储器物理属性相适
应的时间后重新将所述存储器置于D0状态，即刻检测步骤A3中PM_address
处的标识“5aa5a55a”是否存在，若存在，继续步骤A5，否则，宕机；所述的
D3off最主要的特点是所述存储器设备完全断电的状态，所述的D0最主要的特
点是所述存储器设备正常供电工作的状态，所述的D3off和D0是本领域的专业
技术人员都熟悉的对设备电源状态的描述符；
步骤A5：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统中，增加探测所述
存储器的功能，在所述存储器上增加内存节点PM_node，并将所述的PM_node
划分为三个管理区，三个管理区的大小按照用户预先设定的阈值定制；若用户
定制为首次添加所述存储器，则第一管理区和第二管理区采用buddy方式管理
物理空间，第三管理区使用双端队列管理物理空间，若用户定制为非首次添加
所述存储器，则将所添加的PM全部空间在第三管理区的双端队列管理；
步骤A6：从步骤A5所述的PM_node的第三管理区的队列头分配空间，同
时锁定所述空间，并将其按照块设备的管理方法纳入到某种体系架构计算机系
统的操作系统管理中；
步骤A7：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统的用户层更新所述
存储器的块设备添加的信息，并将所述的添加信息按照更新系统文件的方式显
式的呈现给用户。
3.根据权利要求2所述的存储器的热插拔方法，其特征在于：所述步骤2)
中逻辑添加的具体步骤如下：
步骤A8：将步骤A6中按照块设备管理的所述存储器的部分空间或全部空
间从某种体系架构的计算机系统的操作系统的块设备管理中分离，所述操作系

\t统的第三管理区将所述存储器的部分空间或全部空间纳入到自己的管理体系
中；
步骤A9：按照步骤A8的结果和预先设定的阈值调整所述PM_node中三个
管理区的大小，使其保持合理的比例；
步骤A10：在基于某种体系架构计算机系统的操作系统的用户层更新所述
存储器内存空间添加的信息，并将所述的添加信息按照更新系统文件的方式显
式的呈现给用户。
4.根据权利要求3所述的非易失性存储器的热插拔方法，其特征在于：所
述步骤3)中逻辑移除的具体步骤如下：
步骤B1：在基于某种体系架构计算机系统的操作系统的内核层，在所述
PM_node上映射页表的每个进程产生一个PM_page_forbid消息，进而内核层分
配新页给所述进程，将数据从老页拷贝到新页，直到所有进程迁移完成；
步骤B2：隔离并锁定步骤B1所述的老页占用的空间，并将这些空间移除
到步骤A5所述的某种体系架构计算机系统的操作系统的第三管理区队列的末
端；
步骤B3：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统的用户层更新所述
存储器存储空间移除的信息，并将所述的移除信息按照更新系统文件的方式显
式的呈现给用户；
步骤B4：将步骤B2中移除到某种体系架构计算机系统的操作系统的第三
管理区队列的末端的所述存储器存储空间按照块设备的方式管理；
步骤B5：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统的用户层更新所述
存储空间块设备添加的信息，并将所述的添加信息按照更新系统文件的方式显

\t式的呈现给用户。
5.根据权利要求4所述存储器的热插拔方法，其特征在于：所述步骤4)
中物理移除的具体步骤如下：
步骤B6：当产生所述存储器物理移除的事件PM_remove后，在基于某种体
系架构的计算机系统的操作系统内核层解除以块设备方式管理的所述存储器的
空间；
步骤B7：在基于某种体系架构的计算机系统的操作系统的用户层更新所述
存储器的块设备移除信息，并将所述的移除信息按照更新系统文件的方式显式
的呈现给用户；
步骤B8：将步骤B7中移除块设备管理信息的所述存储器置于D30ff状态。
6.可字节寻址的非易失性存储器的热插拔装置，其特征在于：包括
PM页迁移模块，用于PM逻辑移除时，控制进程从请求移除的PM页面上
迁移；
PM资源属性描述模块，用于向基于某种体系架构的计算机系统提供关于内
存模式的PM三种主要信息，一种是PM节点与其临近节点的所属关系以及所述，
第二种是PM节点可热添加和可热移除标志，第三种是所述PM节点的基地址与
所述PM节点预留区域的地址范围，所述的预留区域从所述PM内存节点的基地
址开始的一段较小区域，这个区域的大小根据基于某种体系架构的计算机可配
置；
PM识别检验模块，用于从某种体系架构的计算机系统的全部DIMM插槽
上辨别内存模式的PM，即能够将DIMM插槽上的DRAM和PM区别开来，进
而对所述PM进行电源管理，即在物理添加时，控制给所述PM按照既定的规程

\t加电，在物理移除时，控制给所述PM按照既定的规程断电；
内存模式的PM管理模块，用于建立以内存的视角管理PM的方法；
块设备模式的PM管理模块，用于建立以块设备的视角管理PM的方法；
sysfs文件系统更新模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛栋梁，黄林鹏，茅志祥，施扬，周纤，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31