新型的非易失內(nèi)存介質(zhì)提供高存儲(chǔ)密度、低成本以及與DRAM相近的訪問性能,成為提供大容量?jī)?nèi)存的潛在DRAM替代品。然而由于NVM存在寫壽命有限、寫延時(shí)和功耗高等缺點(diǎn),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(diǎn)并克服缺陷。在虛擬化/云計(jì)算環(huán)境下,管理異構(gòu)內(nèi)存面臨著諸多挑戰(zhàn)�，F(xiàn)有的虛擬機(jī)監(jiān)控器無法感知底層的內(nèi)存異構(gòu)性,不能針對(duì)異構(gòu)內(nèi)存的讀寫性能不對(duì)稱性優(yōu)化異構(gòu)內(nèi)存的使用效率,存在管理復(fù)雜度高、可擴(kuò)展性有限、優(yōu)化開銷大等問題。針對(duì)以上挑戰(zhàn),提出了輕量級(jí)的虛擬機(jī)異構(gòu)內(nèi)存管理機(jī)制（HMvisor）。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控層（Hypervisor）和虛擬機(jī)（Guest OS）協(xié)同的異構(gòu)內(nèi)存管理機(jī)制,可動(dòng)態(tài)優(yōu)化內(nèi)存系統(tǒng)的性能和能耗。首先,HMvisor將客戶機(jī)的虛擬NUMA節(jié)點(diǎn)映射到宿主機(jī)的不同NUMA節(jié)點(diǎn),將底層內(nèi)存的異構(gòu)性暴露給虛擬機(jī),解決了傳統(tǒng)虛擬機(jī)不可感知異構(gòu)內(nèi)存的問題。其次,設(shè)計(jì)了DRAM-NVM介質(zhì)可感知的氣球驅(qū)動(dòng)方案,以動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬機(jī)DRAM和NVM兩種介質(zhì)的容量,結(jié)合應(yīng)用的訪存特性以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)間（Inter-VM）的異構(gòu)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)調(diào)整。最后,針對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)部（I... 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文件的模擬和半虛擬化。從主機(jī)Linux視角來看，虛擬機(jī)相當(dāng)于一個(gè)進(jìn)程。如圖1.2所，KVM/QEMU虛擬化平臺(tái)主要包括兩個(gè)模塊，兩者協(xié)虛擬化服務(wù)。一是內(nèi)核空間字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)KVM，以字符設(shè)備文件/dev供CPU和內(nèi)存虛擬化服務(wù)；二是為客戶機(jī)提供用戶空間硬件模擬，開源的虛擬機(jī)托管平臺(tái)。

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文通過linux內(nèi)核中的slab機(jī)制分配。每個(gè)頁(yè)表頁(yè)對(duì)應(yīng)一個(gè)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(yè)表，存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)物理頁(yè)面的固定大小的表項(xiàng)（EPTentry），對(duì)于4KB大的大小為8個(gè)字節(jié)，每個(gè)頁(yè)表頁(yè)包含512個(gè)表項(xiàng)。對(duì)于每個(gè)表項(xiàng)（包其第8位為access標(biāo)志位、第9位為dirty標(biāo)志位，這兩個(gè)標(biāo)志位可用頻度監(jiān)測(cè)。EPT表項(xiàng)的第12~52位存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)的物理頁(yè)幀地Frame Number），通過頁(yè)表的kvm_mmu_page結(jié)構(gòu)和表項(xiàng)偏移可以機(jī)物理頁(yè)幀地址，至此完成了內(nèi)存虛擬化的功能。相對(duì)于基于軟件EPT機(jī)制的地址翻譯流程完全基于硬件實(shí)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(xiàn)】：
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(jìn)寶,廖小飛,金海.  華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[2]基于空間局部性的PCM和DRAM混合內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度算法[J]. 劉巍.  中國(guó)科技論文. 2014(01)



本文編號(hào)：3488951