一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特点是混合式内存系统的休眠恢复流程中采用增设休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块的方法，对系统中易失性存储器中的数据划分数据保存优先级，并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，实现系统零功耗休眠。本发明专利技术与现有技术相比具有自适应不同容量NVM，实现了系统零功耗休眠，较好的解决了休眠恢复模式在系统休眠后功耗和启动恢复时间上的冲突的问题，是一种应用前景广泛的优化系统休眠恢复方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法
本专利技术涉及有限NVM容量混合式内存系统的休眠与恢复性能
，尤其是一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法。
技术介绍
计算机系统一直对快速启动恢复有着强烈需求，现有的系统休眠模式在休眠后功耗和启动恢复时间上存在冲突，其中休眠到内存的方式（SuspendtoRam,STR）恢复时间快，但休眠后系统不能完全关闭，休眠到外存的方式（SuspendtoDisk,STD）休眠后无功耗，但启动时间很慢。而随着新型非易失性存储器（Non-volatilememory,NVM）的发展，NVM加入传统存储架构用于优化系统性能被广泛研究。目前，提出了两种解决方案，一种方法是将内存完全替换为NVM，基于STR方法，将系统休眠到内存，系统休眠后关闭所有设备，实现零功耗休眠。启动时从内存中写回所有上下文，重新初始化设备，恢复设备与任务。但未考虑目前NVM在成本、性能、容量上还存在的诸多限制，完全使用NVM作为内存对系统性能、成本以及持久性等方面带来不利影响。另一种方法基于DRAM+NVM混合式内存系统，将内核与系统启动过程中产生的进程数据存放于NVM中，其余进程（启动后产生的进程）数据存放于DRAM中并在系统休眠时将其杀死，其他数据保存到NVM中，休眠后关闭所有设备。启动时从NVM中恢复操作系统和部分进程。但系统启动时被杀死的进程无法恢复，不能恢复之前的工作任务，且该方法未考虑不同NVM容量大小的影响。因此，需要设计一种新的休眠恢复方法，充分利用新型存储器的非易失性，并考虑其容量大小的限制，改进传统休眠恢复模式在系统休眠后功耗和启动恢复时间上的冲突。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而设计的一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，采用休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块加入系统的休眠恢复流程中，通过三个功能模块对系统中易失性存储器中的数据划分优先级并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复。对混合式内存系统，基于不同容量占比的NVM内存，以及与系统休眠前不同的NVM使用情况，将易失性存储器中的数据划分优先级并选择性保存到NVM内存和外存，实现系统的零功耗休眠与NVM容量大小自适应，启动恢复时，优先读取NVM中的数据执行恢复流程并加载外存中数据到内存，保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复，为自适应不同容量NVM，实现了系统零功耗休眠，保证系统启动速度，并能够恢复所有的工作任务。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特点是在混合式内存系统的休眠恢复流程中采用增设休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块的方法，通过三个功能模块对系统中易失性存储器中的数据划分优先级，并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，实现系统零功耗休眠，所述休眠模式确定与NVM预处理模块确定NVM容量大小与系统数据量大小，并根据二者之间的数量关系确定系统休眠模式，然后根据休眠模式与NVM当前剩余空间大小预处理NVM空间为保存的数据；所述NVM容量自适应休眠时数据保存模块将易失性存储器中的数据按照存储流程和恢复流程需要分类，设置数据保存优先级，根据休眠模式将数据按照分类优先级优先保存到NVM内存中，并对DRAM内存中的数据增加NVM容量自适应数据保存处理模块；所述NVM容量自适应恢复时数据写回模块在启动恢复时，根据休眠模式将不同类型的数据按序写回，并对外存及NVM中保存的数据增加NVM容量自适应数据恢复处理模块。所述数据按照分类优先级优先保存到NVM内存中，当NVM存储空间不足时，将数据保存到外存。对DRAM内存中的数据，增加NVM容量自适应数据保存处理模块。所述启动恢复时采取边拷贝边恢复的方法，加快系统启动速度，所述边拷贝边恢复方法当某一进程数据恢复完成后，即可执行该进程的解冻恢复。所述NVM容量大小为NVM总存储容量；所述系统数据量包括所有进程任务的数据量和操作系统内核的数据量；所述休眠模式划分为三级，分别为保存最关键数据到NVM，保存操作系统内核到NVM和保存所有数据到NVM；所述NVM预处理为保存数据到外存，保存顺序为先清理进程数据页，再清理内核数据页。所述易失性存储器中的数据包含：CPU寄存器、设备寄存器、缓存和DRAM中的数据，其中寄存器数据量小且优先级高。所述不同类型的数据按序写回实现系统的快速启动恢复，存储于NVM中数据直接读取执行，存储于外存中的数据按照先写回内核页，再写回进程页的顺序写回到内存。所述最关键数据即为寄存器数据和操作系统内核中与恢复流程有关的数据，DRAM中的数据量大，多为进程数据，优先级低。所述DRAM中的进程数据的选择性保存可按照某一序列保存，如进程调度队列，优先保存到NVM中的进程数据在系统恢复时会先恢复，优先从外存中写回的进程数据在系统恢复时会先恢复。本专利技术与现有技术相比具有自适应不同容量NVM，实现了系统零功耗休眠，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，充分利用新型存储器的非易失性，并考虑其容量大小的限制，方法简便，较好的解决了休眠恢复模式在系统休眠后功耗和启动恢复时间上的冲突的问题，尤其适用于所有的混合式内存系统，是一种应用前景广泛的优化系统休眠恢复方法。附图说明图1为混合式内存系统架构示意图；图2为本专利技术架构示意图；图3为DRAM进程数据选择性保存机制示意图；图4为休眠时数据保存流向示意图；图5为休眠后数据存储示意图。具体实施方式参阅附图1，混合式内存系统架构包含：CPU、外设、DRAM+NVM内存与外存，其中，CPU寄存器、缓存、外设寄存器和DRAM中的数据需要在系统休眠时保存到NVM内存和外存。参阅附图2，本专利技术在混合式内存系统的休眠恢复流程中采用增设休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块，通过三个功能模块的处理方法对系统中易失性存储器中的数据划分优先级，并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，实现系统零功耗休眠。参阅附图2，本专利技术基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复，主要分为以下几个步骤实现系统零功耗休眠：1）在系统冻结任务后，根据系统配置及参数计算确定NVM容量及数据量大小，并根据所述方法中的数量关系确定休眠模式。当NVM容量足够但剩余空间不满足当前休眠模式时，进行NVM空间预处理，按照先进程页后内核页的方式将数据写到外存。2）预处理完成后即进行数据的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特征在于混合式内存系统的休眠恢复流程中采用增设休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块的方法，通过三个功能模块对系统中易失性存储器中的数据划分优先级，并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，实现系统零功耗休眠，所述休眠模式确定与NVM预处理模块确定NVM容量和系统数据量，并根据二者之间的数量关系确定系统休眠模式，然后根据休眠模式与NVM当前剩余空间大小预处理NVM空间为保存的数据；所述NVM容量自适应休眠时数据保存模块将易失性存储器中的数据按照存储流程和恢复流程需要分类，设置数据保存优先级，根据休眠模式将数据按照分类优先级优先保存到NVM内存中，并对DRAM内存中的数据增加NVM容量自适应数据保存处理模块；所述NVM容量自适应恢复时数据写回模块在启动恢复时，根据休眠模式将不同类型的数据按序写回，并对外存及NVM中保存的数据增加NVM容量自适应数据恢复处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特征在于混合式内存系统的休眠恢复流程中采用增设休眠模式确定与NVM预处理模块、NVM容量自适应休眠时数据保存模块和NVM容量自适应恢复时数据写回模块的方法，通过三个功能模块对系统中易失性存储器中的数据划分优先级，并根据NVM容量大小选择性保存到NVM内存或外存的方式优化系统休眠恢复，在保证系统启动速度的同时可恢复系统中的所有计算任务，实现系统零功耗休眠，所述休眠模式确定与NVM预处理模块确定NVM容量和系统数据量，并根据二者之间的数量关系确定系统休眠模式，然后根据休眠模式与NVM当前剩余空间大小预处理NVM空间为保存的数据；所述NVM容量自适应休眠时数据保存模块将易失性存储器中的数据按照存储流程和恢复流程需要分类，设置数据保存优先级，根据休眠模式将数据按照分类优先级优先保存到NVM内存中，并对DRAM内存中的数据增加NVM容量自适应数据保存处理模块；所述NVM容量自适应恢复时数据写回模块在启动恢复时，根据休眠模式将不同类型的数据按序写回，并对外存及NVM中保存的数据增加NVM容量自适应数据恢复处理模块。


2.根据权利要求1所述基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特征在于所述数据按照分类优先级优先保存到NVM内存中，当NVM存储空间不足时，将数据保存到外存，对DRAM内存中的数据，增加NVM容量自适应数据保存处理模块。


3.根据权利要求1所述基于NVM容量大小自适应的系统快速启动恢复方法，其特征在于所述启动恢复时采取边拷贝边恢复的方法，加快系统启动速度，所述边拷贝边恢复方法为当...

【专利技术属性】
技术研发人员：石亮，汪尉蓝，罗龙飞，沙行勉，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31