融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法，该方法将存储资源分为普通文件与内存文件，并统一普通文件与内存文件的分配方式，进程的内存页框与文件块处于同一地址空间；进程对内存页框的匿名映射被修改为对PM数据块的映射，并通过文件预扩展策略与异步块回收策略优化内存分配效率；系统的文件读写采用从用户缓冲区的虚拟地址到目标文件块物理地址的重映射操作，以消除不必要的数据拷贝。本发明专利技术实现了单个PM分区可同时提供内存分配和文件存储服务，利用内存和文件系统统一管理的优势，通过减少数据拷贝来提升文件读写性能。

【技术实现步骤摘要】
融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法
本专利技术属于持久性内存存储
，具体涉及一种融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法。
技术介绍
随着PCM、ReRAM、STT-MRAM和3D-XPoint等新型非易失存储器技术(NVM,Non-VolatileMemory)的发展，NVM和DRAM之间的速度越来越接近，基于NVM的内存设备也陆续在市场中出现，这种设备被称为持久性内存(PM,PersistentMemory)。由于PM基于NVM介质，并直接连接到内存总线，因此PM兼具内存的可字节寻址特性和外存的数据持久性特性。不同于固态硬盘(SSD,SolidStateDrive)主要针对外存储性能的改进，PM的出现还给操作系统的存储层次抽象带来了新的挑战。近年来的相关工作，大多是针对PM单纯作为内存或单纯作为外存开展研究的。其一是在内核中实现的PM感知文件系统，它们考虑到PM细粒度持久化的特点，利用了不同方法来解决崩溃一致性问题，并优化了文件操作的性能。其二是实现在用户态的PM感知文件系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法，其特征在于：将存储资源分为普通文件与内存文件，并统一普通文件与内存文件的分配方式，进程的内存页框与文件块处于同一地址空间；/n内存分配和释放：进程对内存页框的匿名映射被修改为对PM数据块的映射，并通过文件预扩展策略与异步块回收策略优化内存分配效率；/n零拷贝读写：系统的文件读写采用从用户缓冲区的虚拟地址到目标文件块物理地址的重映射操作，以消除不必要的数据拷贝。/n

【技术特征摘要】
1.一种融合Linux虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理方法，其特征在于：将存储资源分为普通文件与内存文件，并统一普通文件与内存文件的分配方式，进程的内存页框与文件块处于同一地址空间；
内存分配和释放：进程对内存页框的匿名映射被修改为对PM数据块的映射，并通过文件预扩展策略与异步块回收策略优化内存分配效率；
零拷贝读写：系统的文件读写采用从用户缓冲区的虚拟地址到目标文件块物理地址的重映射操作，以消除不必要的数据拷贝。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：普通文件支持直接读写操作，内存文件不支持直接读写操作，只支持被映射到进程的虚拟内存地址空间；内存文件所管理的文件块被用户进程用作易失内存使用；内存文件块和普通文件块的分配和释放都依赖于Linux内核的Ext4-DAX文件系统的块分配器。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在用户进程申请内存时，从进程对应的内存文件末端进行扩展并将新扩展的部分映射到用户地址空间并返回这个地址；
在用户进程释放内存时，首先会删除对应的虚拟映射区，然后调用ext4_punch_hole，利用文件系统的文件打洞特性将该虚拟映射区对应的内存文件块回收。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在进程启动时为其创建内存文件，进程对内存的申请和释放会导致内存文件对文件系统块的申请和释放，其所占的文件块数也随之增加或者减小。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：PM分别用作内外存的两种模式在单个PM分区中的共存。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述文件预扩展策略是在进程申请内存时，以次数更少的、较大粒度的扩展代替每次分配时在线、按需的扩展：若内存文件总长度减去已分配的部分不足以满足本次分配需求，则以较大的单元对内存文件进行扩展...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，赵盛，张佳辰，胡泽瑞，刘晓光，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12