專利名稱：一種雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及云計(jì)算技木，特別是面向云計(jì)算環(huán)境的物理服務(wù)器內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配和利用的方法。
背景技術(shù)：
云計(jì)算使計(jì)算機(jī)成為了ー種效能工具、使軟件作為ー種服務(wù)，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件和硬件設(shè)計(jì)都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)于支撐服務(wù)運(yùn)行的底層計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，挑戰(zhàn)主要集中在兩個(gè)方面系統(tǒng)軟件和硬件。，自適應(yīng)性資源配置是系統(tǒng)軟件面臨的最大挑戰(zhàn)，如何分配資源又是這個(gè)挑戰(zhàn)的最核心問題。虛擬化技術(shù)的引入帶來了如下幾個(gè)方面的好處更細(xì)粒度的資源共享、安全隔離、高可靠性等。通過以虛擬機(jī)(VM)為粒度的分時(shí)復(fù)用技術(shù)，虛擬化平臺(tái)可以有效地進(jìn)行服務(wù)器整合以提升資源利用率，并最終提高云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的整體資源利用率。.但是，現(xiàn)在的虛擬化技術(shù)主要關(guān)注在一臺(tái)物理服務(wù)器內(nèi)的資源優(yōu)化，通過資源的復(fù)用技術(shù)來提高單臺(tái)服務(wù)器的資源利用率，而對(duì)于全局資源優(yōu)化來說，則缺乏訪問遠(yuǎn)程資源的虛擬化支撐技木。利用虛擬化技術(shù)來構(gòu)建對(duì)操作系統(tǒng)透明的云數(shù)據(jù)中心面臨如下兩大挑戰(zhàn)(I)如何構(gòu)建更有彈性的、可靠的全局資源空間，并建立資源流動(dòng)框架，實(shí)現(xiàn)跨越物理機(jī)邊界的資源優(yōu)化；(2)如何動(dòng)態(tài)地識(shí)別閑置資源，為資源優(yōu)化提供可以流動(dòng)的資源空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是面向云計(jì)算環(huán)境，提出一種跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實(shí)現(xiàn)內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配方案。它適合不需要修改操作系統(tǒng)源代碼或插入對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)來利用遠(yuǎn)程資源。本發(fā)明通過如下方案實(shí)現(xiàn)—種雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，為面向云計(jì)算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實(shí)現(xiàn)內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配，其特征在于各物理服務(wù)器采用雙層地址空間映射機(jī)制；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供全局?jǐn)U展地址空間，管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機(jī)監(jiān)控器提供邏輯擴(kuò)展地址空間，擴(kuò)展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供地址映射組件，完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射。其中，所述控制臺(tái)為具有特權(quán)的虛擬機(jī)，擁有管理遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存的權(quán)限。進(jìn)ー步，所述的雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，包括步驟步驟一，各物理服務(wù)器虛擬機(jī)將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池；步驟ニ，遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分 別被映射到各物理服務(wù)器的本地?cái)U(kuò)展地址空間；步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器監(jiān)控遠(yuǎn)程可用的內(nèi)存；
步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺(tái)的全局?jǐn)U展地址空間管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射；步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器的邏輯擴(kuò)展地址空間擴(kuò)展本地物理地址空間。各物理服務(wù)器的空閑內(nèi)存通過服務(wù)器ID、地址段來表示其地址構(gòu)成。綜上所述，本發(fā)明方法具有如下顯著特點(diǎn)和進(jìn)步1)、采用雙層地址空間映射機(jī)制，方便虛擬內(nèi)存資源和實(shí)體內(nèi)存資源映射和管理。2)、能有效解決跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實(shí)現(xiàn)內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配；3)、不需要修改操作系統(tǒng)源代碼或插入對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)來利用遠(yuǎn)程內(nèi)存資源。


圖I是空閑內(nèi)存池架構(gòu)圖；圖2是雙層空間映射圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，云計(jì)算環(huán)境中，大量的物理服務(wù)器組成服務(wù)器集群。物理服務(wù)器上運(yùn)行有一個(gè)或一個(gè)以上的虛擬機(jī)。虛擬機(jī)由于其負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，其內(nèi)存利用率在一定的時(shí)間內(nèi)會(huì)隨負(fù)載變化產(chǎn)生波動(dòng)，所以，每臺(tái)物理服務(wù)器內(nèi)部及不同物理機(jī)之間內(nèi)存的利用率就呈現(xiàn)不均衡性，并且這種不均衡性隨時(shí)間而動(dòng)態(tài)變化。低負(fù)載壓力的虛擬機(jī)釋放空閑內(nèi)存進(jìn)入空閑內(nèi)存池,高負(fù)載壓力的虛擬機(jī)從空閑內(nèi)存池中申請(qǐng)內(nèi)存來降低其內(nèi)存壓力。參考圖2，本發(fā)明物理服務(wù)器采用雙層地址空間映射架構(gòu)。其中，控制臺(tái)，即擁有特權(quán)的虛擬機(jī)，它擁有管理遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存的權(quán)限。在控制臺(tái)內(nèi)分別設(shè)全局?jǐn)U展地址空間和地址映射組件。虛擬機(jī)監(jiān)控器內(nèi)具有邏輯擴(kuò)展地址空間。遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池的內(nèi)存資源經(jīng)過地址映射組件映射和邏輯擴(kuò)展地址空間擴(kuò)展成為物理服務(wù)器本地的內(nèi)存資源。全局?jǐn)U展地址空間作用是管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；而邏輯擴(kuò)展地址空間用于擴(kuò)展本地物理地址空間；地址映射組件則從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射。邏輯擴(kuò)展地址空間由一個(gè)從零開始的獨(dú)立地址空間和一個(gè)標(biāo)識(shí)其空間的全局唯一標(biāo)識(shí)符構(gòu)成。通過(地址，標(biāo)識(shí)符)對(duì)來對(duì)空間進(jìn)行尋址，并在地址映射組件的翻譯下最終確定要訪問的遠(yuǎn)程內(nèi)存頁面.邏輯擴(kuò)展地址空間的申請(qǐng)和回收都是由虛擬機(jī)監(jiān)控器來控制，這樣可以提供更為彈性的空間使用模式。地址映射組件的核心功能是提供全局?jǐn)U展地址空間和邏輯擴(kuò)展地址空間之間的雙向映射，通過維護(hù)相關(guān)的映射關(guān)系來提供高效可靠的遠(yuǎn)程內(nèi)存存儲(chǔ)抽象。地址映射組件支持兩類基本的數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)同步。其中，數(shù)據(jù)存取是基本的遠(yuǎn)程內(nèi)存操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的讀取和寫入.數(shù)據(jù)同步操作為遠(yuǎn)程內(nèi)存服務(wù)的退出提供支持，通過從退出服務(wù)器到其它備份服務(wù)器同步數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高可靠性。進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施包括如下步驟步驟一，各物理服務(wù)器虛擬機(jī)將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池；
步驟ニ，遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分別被映射到各物理服務(wù)器的本地?cái)U(kuò)展地址空間；步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器監(jiān)控遠(yuǎn)程可用的內(nèi)存；步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺(tái)的全局?jǐn)U展地址空間管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射；各物理服務(wù)器的操作系統(tǒng)通過接ロ操作全局?jǐn)U展地址空間時(shí)包括如下步驟添加一段遠(yuǎn)程內(nèi)存到全局?jǐn)U展地址空間，返回該內(nèi)存段在地址空間中的起始地址；刪除一段全局地址空間；影射一段全局地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間，返回其在邏輯擴(kuò)展地址空間中的起始地址；釋放從邏輯擴(kuò)展地址空間中已經(jīng)擴(kuò)展為本地內(nèi)存的空間映射。
步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器的邏輯擴(kuò)展地址空間擴(kuò)展本地物理地址空間。另外，本發(fā)明所提到的控制臺(tái)、虛擬機(jī)、虛擬機(jī)監(jiān)控器等可以參考現(xiàn)有軟件技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)。在不脫離本權(quán)利要求書記載技術(shù)方案范圍的等效變換應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，為面向云計(jì)算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實(shí)現(xiàn)內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配，其特征在于 各物理服務(wù)器采用雙層地址空間映射機(jī)制；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供全局?jǐn)U展地址空間，管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機(jī)監(jiān)控器提供邏輯擴(kuò)展地址空間，擴(kuò)展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供地址映射組件，完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射。
2.如權(quán)利要求I所述的雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，所述控制臺(tái)為具有特權(quán)的虛擬機(jī)，擁有管理遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存的權(quán)限。
3.如權(quán)利要求2所述的雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，包括步驟 步驟一，各物理服務(wù)器虛擬機(jī)將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池； 步驟二，遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分別被映射到各物理服務(wù)器的本地?cái)U(kuò)展地址空間； 步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器監(jiān)控遠(yuǎn)程可用的內(nèi)存； 步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺(tái)的全局?jǐn)U展地址空間管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射； 步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機(jī)監(jiān)控器的邏輯擴(kuò)展地址空間擴(kuò)展本地物理地址空間。
4.如權(quán)利要求3所述的雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，各物理服務(wù)器的空閑內(nèi)存通過服務(wù)器ID、地址段來表示其地址構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，各物理服務(wù)器的操作系統(tǒng)通過接口操作全局?jǐn)U展地址空間時(shí)包括如下步驟 添加一段遠(yuǎn)程內(nèi)存到全局?jǐn)U展地址空間，返回該內(nèi)存段在地址空間中的起始地址； 刪除一段全局地址空間； 影射一段全局地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間，返回其在邏輯擴(kuò)展地址空間中的起始地址； 釋放從邏輯擴(kuò)展地址空間中已經(jīng)擴(kuò)展為本地內(nèi)存的空間映射。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，為面向云計(jì)算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實(shí)現(xiàn)內(nèi)存資源動(dòng)態(tài)分配，其特征在于各物理服務(wù)器采用雙層地址空間映射機(jī)制；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供全局?jǐn)U展地址空間，管理所有映射到本地?cái)U(kuò)展地址空間的遠(yuǎn)程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機(jī)監(jiān)控器提供邏輯擴(kuò)展地址空間，擴(kuò)展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺(tái)提供地址映射組件，完成從全局?jǐn)U展地址空間到邏輯擴(kuò)展地址空間的映射。
文檔編號(hào)G06F12/02GK102622304SQ201210029099
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者盧林發(fā), 葉燦才, 黃家祺 申請(qǐng)人:中山愛科數(shù)字科技股份有限公司