專利名稱：Numa體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種NUMA體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理機(jī)制。
背景技術(shù)：
應(yīng)用在金融、電信等關(guān)鍵領(lǐng)域的大型計(jì)算機(jī)，通常在硬件和軟件都提供了強(qiáng)大的容錯(cuò)功能，以保證最高最強(qiáng)的系統(tǒng)可用性，從而能夠最大限度的持續(xù)提供關(guān)鍵可靠的服務(wù)。 軟件容錯(cuò)通常是由操作系統(tǒng)來(lái)保證，操作系統(tǒng)時(shí)刻關(guān)注系統(tǒng)軟硬件是否正常運(yùn)行，并在出現(xiàn)問(wèn)題或者潛在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候采取必要的措施以保證系統(tǒng)持續(xù)可用。熱插拔技術(shù)是操作系統(tǒng)容錯(cuò)功能中重要的一環(huán)，它對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可用性和可服務(wù)性都不可或缺。有熱插拔技術(shù)作為保障，系統(tǒng)管理員可以在不關(guān)機(jī)、不重啟、 不斷電的情況下更換設(shè)備，可以及時(shí)的排除、隔離和修復(fù)故障，大大提高系統(tǒng)的可用性。在現(xiàn)有技術(shù)中，NUMA體系結(jié)構(gòu)下，操作系統(tǒng)分配內(nèi)存時(shí)，可以使用多種策略，其中最常用的是本地分配策略。這種策略使得CPU多數(shù)訪問(wèn)“距離”自己較近的內(nèi)存，減少訪存時(shí)間，提高系統(tǒng)效率。但是，本地分配策略也使得系統(tǒng)內(nèi)存散布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，過(guò)于零散從而不利于管理。更進(jìn)一步的是，這種策略使得系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存也散布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，由于這部分內(nèi)存不能被遷移和熱移除，使得擁有這部分內(nèi)存的節(jié)點(diǎn)不能被熱移除，影響了整體系統(tǒng)的容錯(cuò)性能，不利于提高系統(tǒng)的高可用性?，F(xiàn)有的內(nèi)存熱插拔技術(shù)，存在諸多限制，有平臺(tái)限制、內(nèi)存模式限制以及操作大小限制。例如操作大小只能是IG內(nèi)存為單位，這使得管理操作十分不便，實(shí)用性有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是關(guān)注NUMA體系結(jié)構(gòu)下的內(nèi)存管理機(jī)制，采用多個(gè)技術(shù)突破現(xiàn)有技術(shù)限制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)NUMA節(jié)點(diǎn)上內(nèi)存的熱插拔。本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，基于操作系統(tǒng)內(nèi)存管理和支持操作系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，提供可配置的內(nèi)存限定分配功能和可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能，其中可配置的內(nèi)存限定分配功能是在NUMA體系結(jié)構(gòu)下，整個(gè)NUMA節(jié)點(diǎn)中包含的內(nèi)存的熱移除和熱添加；可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能是可伸縮的內(nèi)存熱插拔，即內(nèi)存熱插拔處理的內(nèi)存大小最小為一頁(yè)，最大為一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中所有的內(nèi)存，內(nèi)存熱插拔分為熱移除和熱添加，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存，管理步驟如下
1)操作系統(tǒng)啟動(dòng)前，配置為內(nèi)存限定分配功能啟用；
2)啟動(dòng)操作系統(tǒng)，啟動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)存分配受到內(nèi)存限定分配功能影響，將操作系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存或會(huì)導(dǎo)致不能熱插拔的內(nèi)存分配在指定節(jié)點(diǎn)上完成，包括如節(jié)點(diǎn)0 ；
3)進(jìn)行內(nèi)存熱插拔操作，除節(jié)點(diǎn)0以外，其他節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存均可以熱插拔；
4)內(nèi)存熱插拔最小單元為一個(gè)物理頁(yè)，最大為一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有的內(nèi)存；
5)熱移除和熱添加內(nèi)存均以起始物理地址和內(nèi)存大小為參數(shù)，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存；
6)在操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉內(nèi)存限定分配功能，此后的核心內(nèi)存分配便不會(huì)限制在節(jié)點(diǎn) 0完成?？膳渲脙?nèi)存限定分配功能，針對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略，NUMA體系結(jié)構(gòu)下，將系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存和會(huì)導(dǎo)致不能被熱移除的內(nèi)存分配到指定的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中沒(méi)有不能被熱移除的內(nèi)存，從而使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)能夠被熱移除，以系統(tǒng)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能被熱移除的代價(jià)，保證了其它節(jié)點(diǎn)都能被熱移除以提高系統(tǒng)的可用性。
可配置的內(nèi)存限定分配功能，在操作系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)均可配置，在啟動(dòng)時(shí)的配置影響在操作系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中內(nèi)存的分配，運(yùn)行時(shí)的配置影響配置之后的內(nèi)存分配，要使得除了某一指定節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)均能夠熱移除，需要在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候配置。本發(fā)明的方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是NUMA體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理機(jī)制，基于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)存管理，重點(diǎn)支持操作系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，提供了可配置的內(nèi)存限定分配功能，和可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能?？膳渲脙?nèi)存限定分配功能，針對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略。NUMA體系結(jié)構(gòu)下，將系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存和會(huì)導(dǎo)致不能被熱移除的內(nèi)存分配到指定的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中沒(méi)有不能被熱移除的內(nèi)存，從而使得系統(tǒng)其它節(jié)點(diǎn)能夠被熱移除。如此，以系統(tǒng)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能被熱移除的代價(jià)，保證了其它節(jié)點(diǎn)都能被熱移除，大大提高系統(tǒng)的可用性。


圖1是操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式參照說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的方法作以下詳細(xì)地說(shuō)明。本發(fā)明的NUMA體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理方法是基于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)存管理，重點(diǎn)支持操作系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，提供了可配置的內(nèi)存限定分配功能，和可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能。可配置內(nèi)存限定分配功能，針對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略。NUMA體系結(jié)構(gòu)下，將系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存和會(huì)導(dǎo)致不能被熱移除的內(nèi)存分配到指定的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中沒(méi)有不能被熱移除的內(nèi)存，從而使得系統(tǒng)其它節(jié)點(diǎn)能夠被熱移除。如此，以系統(tǒng)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能被熱移除的代價(jià)，保證了其它節(jié)點(diǎn)都能被熱移除，大大提高系統(tǒng)的可用性。
可配置的內(nèi)存限定分配功能，在操作系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)均可配置。在啟動(dòng)時(shí)的配置影響在操作系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中內(nèi)存的分配，運(yùn)行時(shí)的配置影響配置之后的內(nèi)存分配。要使得除了某一指定節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)均能夠熱移除，需要在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候配置。可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能，包含兩個(gè)具體功能一個(gè)是在NUMA體系結(jié)構(gòu)下，整個(gè)NUMA節(jié)點(diǎn)中包含的內(nèi)存的熱移除和熱添加；另一個(gè)是可伸縮的內(nèi)存熱插拔，即內(nèi)存熱插拔處理的內(nèi)存大小最小為一頁(yè)，最大為一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中所有的內(nèi)存。內(nèi)存熱插拔分為熱移除和熱添加，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、 硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存。
實(shí)施例操作步驟如下
1)操作系統(tǒng)啟動(dòng)前，配置為內(nèi)存限定分配功能啟用；
2)啟動(dòng)操作系統(tǒng)，啟動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)存分配受到內(nèi)存限定分配功能影響，將操作系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存，即會(huì)導(dǎo)致不能熱插拔的內(nèi)存分配在指定節(jié)點(diǎn)(如節(jié)點(diǎn)0)上完成；
3)進(jìn)行內(nèi)存熱插拔操作，除節(jié)點(diǎn)0以外，其他節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存均可以熱插拔；
4)內(nèi)存熱插拔最小單元為一個(gè)物理頁(yè)，最大為一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有的內(nèi)存；
5)熱移除和熱添加內(nèi)存均以起始物理地址和內(nèi)存大小為參數(shù)，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存。6)在操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉內(nèi)存限定分配功能，此后的核心內(nèi)存分配便不會(huì)限制在節(jié)點(diǎn)0完成。除說(shuō)明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.NUMA體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理方法，其特征在于，基于操作系統(tǒng)內(nèi)存管理和支持操作系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，提供可配置的內(nèi)存限定分配功能和可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能，其中可配置的內(nèi)存限定分配功能是在NUMA體系結(jié)構(gòu)下，整個(gè)NUMA節(jié)點(diǎn)中包含的內(nèi)存的熱移除和熱添加；可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能是可伸縮的內(nèi)存熱插拔，即內(nèi)存熱插拔處理的內(nèi)存大小最小為一頁(yè)，最大為一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中所有的內(nèi)存，內(nèi)存熱插拔分為熱移除和熱添加，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存，管理步驟如下1)操作系統(tǒng)啟動(dòng)前，配置為內(nèi)存限定分配功能啟用；2)啟動(dòng)操作系統(tǒng)，啟動(dòng)過(guò)程中的內(nèi)存分配受到內(nèi)存限定分配功能影響，將操作系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存或會(huì)導(dǎo)致不能熱插拔的內(nèi)存分配在指定節(jié)點(diǎn)上完成，包括如節(jié)點(diǎn)0 ；3)進(jìn)行內(nèi)存熱插拔操作，除節(jié)點(diǎn)0以外，其他節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存均可以熱插拔；4)內(nèi)存熱插拔最小單元為一個(gè)物理頁(yè)，最大為一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有的內(nèi)存；5)熱移除和熱添加內(nèi)存均以起始物理地址和內(nèi)存大小為參數(shù)，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存；6)在操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉內(nèi)存限定分配功能，此后的核心內(nèi)存分配便不會(huì)限制在節(jié)點(diǎn) 0完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可配置內(nèi)存限定分配功能，針對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略，NUMA體系結(jié)構(gòu)下，將系統(tǒng)核心使用的內(nèi)存和會(huì)導(dǎo)致不能被熱移除的內(nèi)存分配到指定的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中沒(méi)有不能被熱移除的內(nèi)存， 從而使得系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)能夠被熱移除，以系統(tǒng)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能被熱移除的代價(jià)，保證了其它節(jié)點(diǎn)都能被熱移除以提高系統(tǒng)的可用性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可配置的內(nèi)存限定分配功能，在操作系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)均可配置，在啟動(dòng)時(shí)的配置影響在操作系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中內(nèi)存的分配，運(yùn)行時(shí)的配置影響配置之后的內(nèi)存分配，要使得除了某一指定節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)均能夠熱移除，需要在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種NUMA體系結(jié)構(gòu)下面向容錯(cuò)的操作系統(tǒng)內(nèi)存管理方法是基于操作系統(tǒng)內(nèi)存管理和支持操作系統(tǒng)的容錯(cuò)功能，提供可配置的內(nèi)存限定分配功能和可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能，其中可配置的內(nèi)存限定分配功能是在NUMA體系結(jié)構(gòu)下，整個(gè)NUMA節(jié)點(diǎn)中包含的內(nèi)存的熱移除和熱添加；可伸縮的整節(jié)點(diǎn)內(nèi)存熱插拔功能是可伸縮的內(nèi)存熱插拔，即內(nèi)存熱插拔處理的內(nèi)存大小最小為一頁(yè)，最大為一個(gè)內(nèi)存區(qū)域中所有的內(nèi)存,內(nèi)存熱插拔分為熱移除和熱添加，內(nèi)存熱移除首先從操作系統(tǒng)層面熱移除待處理的內(nèi)存，再和系統(tǒng)固件、硬件配合，從硬件層面移除，從而使得內(nèi)存設(shè)備從系統(tǒng)中熱移除；熱添加首先從硬件層面熱添加內(nèi)存設(shè)備，再?gòu)牟僮飨到y(tǒng)層面開(kāi)始使用熱添加的內(nèi)存。
文檔編號(hào)G06F11/00GK102323899SQ20111025979
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者吳楠, 周雄, 張東 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司