新型的非易失內(nèi)存介質(zhì)提供高存儲密度、低成本以及與DRAM相近的訪問性能,成為提供大容量內(nèi)存的潛在DRAM替代品。然而由于NVM存在寫壽命有限、寫延時和功耗高等缺點,目前普遍使用DRAM-NVM異構(gòu)內(nèi)存架構(gòu)來發(fā)揮兩種介質(zhì)在性能和能耗上的優(yōu)點并克服缺陷。在虛擬化/云計算環(huán)境下,管理異構(gòu)內(nèi)存面臨著諸多挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的虛擬機監(jiān)控器無法感知底層的內(nèi)存異構(gòu)性,不能針對異構(gòu)內(nèi)存的讀寫性能不對稱性優(yōu)化異構(gòu)內(nèi)存的使用效率,存在管理復雜度高、可擴展性有限、優(yōu)化開銷大等問題。針對以上挑戰(zhàn),提出了輕量級的虛擬機異構(gòu)內(nèi)存管理機制（HMvisor）。設計并實現(xiàn)了監(jiān)控層（Hypervisor）和虛擬機（Guest OS）協(xié)同的異構(gòu)內(nèi)存管理機制,可動態(tài)優(yōu)化內(nèi)存系統(tǒng)的性能和能耗。首先,HMvisor將客戶機的虛擬NUMA節(jié)點映射到宿主機的不同NUMA節(jié)點,將底層內(nèi)存的異構(gòu)性暴露給虛擬機,解決了傳統(tǒng)虛擬機不可感知異構(gòu)內(nèi)存的問題。其次,設計了DRAM-NVM介質(zhì)可感知的氣球驅(qū)動方案,以動態(tài)調(diào)整虛擬機DRAM和NVM兩種介質(zhì)的容量,結(jié)合應用的訪存特性以實現(xiàn)虛擬機間（Inter-VM）的異構(gòu)內(nèi)存的動態(tài)調(diào)整。最后,針對虛擬機內(nèi)部（I... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DRAM-NVM異構(gòu)內(nèi)存系統(tǒng)的兩種主流架構(gòu)

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文件的模擬和半虛擬化。從主機Linux視角來看，虛擬機相當于一個進程。如圖1.2所，KVM/QEMU虛擬化平臺主要包括兩個模塊，兩者協(xié)虛擬化服務。一是內(nèi)核空間字符設備驅(qū)動KVM，以字符設備文件/dev供CPU和內(nèi)存虛擬化服務；二是為客戶機提供用戶空間硬件模擬，開源的虛擬機托管平臺。

中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文通過linux內(nèi)核中的slab機制分配。每個頁表頁對應一個kvm_mmu數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是EPT處理過程中極為重要。類似于操作系統(tǒng)中的頁表，存儲著對應物理頁面的固定大小的表項（EPTentry），對于4KB大的大小為8個字節(jié)，每個頁表頁包含512個表項。對于每個表項（包其第8位為access標志位、第9位為dirty標志位，這兩個標志位可用頻度監(jiān)測。EPT表項的第12~52位存儲著對應的物理頁幀地Frame Number），通過頁表的kvm_mmu_page結(jié)構(gòu)和表項偏移可以機物理頁幀地址，至此完成了內(nèi)存虛擬化的功能。相對于基于軟件EPT機制的地址翻譯流程完全基于硬件實現(xiàn)，其地址轉(zhuǎn)換的效率提流的內(nèi)存虛擬化方案。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向混合內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)的模擬器[J]. 劉東,張進寶,廖小飛,金海.  華東師范大學學報(自然科學版). 2014(05)
[2]基于空間局部性的PCM和DRAM混合內(nèi)存頁面調(diào)度算法[J]. 劉巍.  中國科技論文. 2014(01)



本文編號：3488951