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)明涉及云計算技木，特別是面向云計算環(huán)境的物理服務(wù)器內(nèi)存資源動態(tài)分配和利用的方法。
背景技術(shù)：
云計算使計算機成為了ー種效能工具、使軟件作為ー種服務(wù)，同時對計算機軟件和硬件設(shè)計都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。對于支撐服務(wù)運行的底層計算基礎(chǔ)設(shè)施，挑戰(zhàn)主要集中在兩個方面系統(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方面的好處更細粒度的資源共享、安全隔離、高可靠性等。通過以虛擬機(VM)為粒度的分時復(fù)用技術(shù)，虛擬化平臺可以有效地進行服務(wù)器整合以提升資源利用率，并最終提高云計算基礎(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)來提高單臺服務(wù)器的資源利用率，而對于全局資源優(yōu)化來說，則缺乏訪問遠程資源的虛擬化支撐技木。利用虛擬化技術(shù)來構(gòu)建對操作系統(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，并建立資源流動框架，實現(xiàn)跨越物理機邊界的資源優(yōu)化；(2)如何動態(tài)地識別閑置資源，為資源優(yōu)化提供可以流動的資源空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是面向云計算環(huán)境，提出一種跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實現(xiàn)內(nèi)存資源動態(tài)分配方案。它適合不需要修改操作系統(tǒng)源代碼或插入對應(yīng)的驅(qū)動來利用遠程資源。本發(fā)明通過如下方案實現(xiàn)—種雙層地址空間映射的內(nèi)存優(yōu)化方法，為面向云計算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實現(xiàn)內(nèi)存資源動態(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制；物理服務(wù)器的控制臺提供全局擴展地址空間，管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機監(jiān)控器提供邏輯擴展地址空間，擴展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺提供地址映射組件，完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射。其中，所述控制臺為具有特權(quán)的虛擬機，擁有管理遠程空閑內(nèi)存的權(quán)限。進ー步，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)器虛擬機將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠程空閑內(nèi)存池；步驟ニ，遠程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分 別被映射到各物理服務(wù)器的本地擴展地址空間；步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器監(jiān)控遠程可用的內(nèi)存；
步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺的全局擴展地址空間管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射；步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器的邏輯擴展地址空間擴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和進步1)、采用雙層地址空間映射機制，方便虛擬內(nèi)存資源和實體內(nèi)存資源映射和管理。2)、能有效解決跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實現(xiàn)內(nèi)存資源動態(tài)分配；3)、不需要修改操作系統(tǒng)源代碼或插入對應(yīng)的驅(qū)動來利用遠程內(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。
具體實施例方式參考圖1，云計算環(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)器上運行有一個或一個以上的虛擬機。虛擬機由于其負載的動態(tài)變化，其內(nèi)存利用率在一定的時間內(nèi)會隨負載變化產(chǎn)生波動，所以，每臺物理服務(wù)器內(nèi)部及不同物理機之間內(nèi)存的利用率就呈現(xiàn)不均衡性，并且這種不均衡性隨時間而動態(tài)變化。低負載壓力的虛擬機釋放空閑內(nèi)存進入空閑內(nèi)存池,高負載壓力的虛擬機從空閑內(nèi)存池中申請內(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，即擁有特權(quán)的虛擬機，它擁有管理遠程空閑內(nèi)存的權(quán)限。在控制臺內(nèi)分別設(shè)全局擴展地址空間和地址映射組件。虛擬機監(jiān)控器內(nèi)具有邏輯擴展地址空間。遠程空閑內(nèi)存池的內(nèi)存資源經(jīng)過地址映射組件映射和邏輯擴展地址空間擴展成為物理服務(wù)器本地的內(nèi)存資源。全局擴展地址空間作用是管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；而邏輯擴展地址空間用于擴展本地物理地址空間；地址映射組件則從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射。邏輯擴展地址空間由一個從零開始的獨立地址空間和一個標識其空間的全局唯一標識符構(gòu)成。通過(地址，標識符)對來對空間進行尋址，并在地址映射組件的翻譯下最終確定要訪問的遠程內(nèi)存頁面.邏輯擴展地址空間的申請和回收都是由虛擬機監(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擴展地址空間和邏輯擴展地址空間之間的雙向映射，通過維護相關(guān)的映射關(guān)系來提供高效可靠的遠程內(nèi)存存儲抽象。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)存取是基本的遠程內(nèi)存操作，實現(xiàn)對于遠程數(shù)據(jù)的讀取和寫入.數(shù)據(jù)同步操作為遠程內(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)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的高可靠性。進一步，本發(fā)明實施包括如下步驟步驟一，各物理服務(wù)器虛擬機將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠程空閑內(nèi)存池；
步驟ニ，遠程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分別被映射到各物理服務(wù)器的本地擴展地址空間；步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器監(jiān)控遠程可用的內(nèi)存；步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺的全局擴展地址空間管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射；各物理服務(wù)器的操作系統(tǒng)通過接ロ操作全局擴展地址空間時包括如下步驟添加一段遠程內(nèi)存到全局擴展地址空間，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展地址空間，返回其在邏輯擴展地址空間中的起始地址；釋放從邏輯擴展地址空間中已經(jīng)擴展為本地內(nèi)存的空間映射。
步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器的邏輯擴展地址空間擴展本地物理地址空間。另外，本發(fā)明所提到的控制臺、虛擬機、虛擬機監(jiān)控器等可以參考現(xiàn)有軟件技術(shù)編程實現(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，為面向云計算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實現(xiàn)內(nèi)存資源動態(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制；物理服務(wù)器的控制臺提供全局擴展地址空間，管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機監(jiān)控器提供邏輯擴展地址空間，擴展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺提供地址映射組件，完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射。
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，所述控制臺為具有特權(quán)的虛擬機，擁有管理遠程空閑內(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)器虛擬機將本地空閑的內(nèi)存資源通過虛擬技術(shù)形成遠程空閑內(nèi)存池； 步驟二，遠程空閑內(nèi)存池內(nèi)的內(nèi)存資源分別被映射到各物理服務(wù)器的本地擴展地址空間； 步驟三，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器監(jiān)控遠程可用的內(nèi)存； 步驟四，各物理服務(wù)器通過控制臺的全局擴展地址空間管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；并通過地址映射組件完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射； 步驟五，各物理服務(wù)器通過虛擬機監(jiān)控器的邏輯擴展地址空間擴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)通過接口操作全局擴展地址空間時包括如下步驟 添加一段遠程內(nèi)存到全局擴展地址空間，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展地址空間，返回其在邏輯擴展地址空間中的起始地址； 釋放從邏輯擴展地址空間中已經(jīng)擴展為本地內(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，為面向云計算環(huán)境，跨越不同物理服務(wù)器資源邊界實現(xiàn)內(nèi)存資源動態(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制；物理服務(wù)器的控制臺提供全局擴展地址空間，管理所有映射到本地擴展地址空間的遠程空閑內(nèi)存；物理服務(wù)器的虛擬機監(jiān)控器提供邏輯擴展地址空間，擴展本地物理地址空間；物理服務(wù)器的控制臺提供地址映射組件，完成從全局擴展地址空間到邏輯擴展地址空間的映射。
文檔編號G06F12/02GK102622304SQ201210029099
公開日2012年8月1日 申請日期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 申請人:中山愛科數(shù)字科技股份有限公司