發(fā)布時間：2017-07-29 07:43

  本文關(guān)鍵詞：基于堆的緩存污染監(jiān)測過濾機(jī)制研究

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【摘要】：現(xiàn)有的處理器大多采用近期最少使用算法（Least Recently Used，LRU）作為高速緩存置換算法，但是該算法不能有效地識別被訪問數(shù)據(jù)的局部性，無法根據(jù)數(shù)據(jù)的局部性變化及時調(diào)整置換策略。特別是針對偶發(fā)性、周期性的批量操作或者大數(shù)據(jù)集的訪問，LRU算法的緩存命中率會急劇下降，導(dǎo)致局部性較差的數(shù)據(jù)將局部性較好的數(shù)據(jù)驅(qū)逐出高速緩存，引發(fā)高速緩存污染問題。目前普遍采用的多核共享緩存機(jī)制有效降低了核間通信開銷，提高了緩存利用率，但多個核心之間競爭使用共享緩存使得緩存污染更為容易擴(kuò)散，進(jìn)一步加劇緩存污染問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能�，F(xiàn)有的緩存污染治理策略存在著開銷過大、對應(yīng)用程序不透明、需要特殊硬件支持等問題。 基于堆內(nèi)存的緩存污染監(jiān)測過濾機(jī)制（Monitoring and Filtering Mechanism onCache Pollution，MFMCP），為應(yīng)用程序提供一種通用、透明且低開銷的緩存污染解決方案。MFMCP利用通用處理器平臺上普遍存在的硬件計數(shù)器對應(yīng)用程序已分配堆內(nèi)存的運行時信息進(jìn)行采樣監(jiān)測，并結(jié)合中斷信號機(jī)制降低采樣監(jiān)測引入的開銷。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)同一內(nèi)存上下文分配的內(nèi)存其訪存行為高度相似的特性，預(yù)測當(dāng)前正在分配內(nèi)存的類型，并將預(yù)測類型傳遞給操作系統(tǒng)內(nèi)核頁面管理模塊。為了能夠有效地對共享緩存進(jìn)行劃分，MFMCP對內(nèi)核伙伴系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，加入了以頁著色技術(shù)為基礎(chǔ)的頁面管理機(jī)制，再以預(yù)測的內(nèi)存類型指導(dǎo)伙伴系統(tǒng)對共享緩存進(jìn)行動態(tài)劃分，實現(xiàn)對緩存污染的有效防治。 實驗結(jié)果表明， MFMCP系統(tǒng)自身引入的平均開銷低于1%，相比于優(yōu)化前的系統(tǒng)，緩存空間敏感類型的應(yīng)用程序在MFMCP環(huán)境下執(zhí)行效率顯著提高，其加速比均在1.2以上，在保證通用、透明且低開銷的前提下，有效緩解多核共享緩存污染問題。
【關(guān)鍵詞】：共享緩存 監(jiān)測 過濾 預(yù)測 緩存劃分
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 問題提出8-9
• 1.2 相關(guān)技術(shù)9-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 論文研究內(nèi)容16
• 1.5 文章框架結(jié)構(gòu)16-18
• 2 基于堆的緩存污染監(jiān)測過濾系統(tǒng)設(shè)計18-29
• 2.1 系統(tǒng)簡介18-19
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計思路19-21
• 2.3 體系結(jié)構(gòu)與功能模塊21-24
• 2.4 工作機(jī)制與處理流程24-28
• 2.5 小結(jié)28-29
• 3 基于堆的緩存污染監(jiān)測過濾系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)29-41
• 3.1 基于堆內(nèi)存的采樣監(jiān)測機(jī)制29-35
• 3.2 內(nèi)存類型預(yù)測機(jī)制35-36
• 3.3 基于頁著色技術(shù)的共享緩存劃分方法36-39
• 3.4 小結(jié)39-41
• 4 系統(tǒng)測試與分析41-48
• 4.1 測試環(huán)境41-42
• 4.2 采樣監(jiān)測誤差42-43
• 4.3 采樣監(jiān)測開銷43-44
• 4.4 系統(tǒng)性能測試44-46
• 4.5 小結(jié)46-48
• 5 總結(jié)與展望48-50
• 致謝50-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 附錄1 攻讀學(xué)位期間參加的主要科研項目57-58
• 附錄2 攻讀學(xué)位期間申請的國家發(fā)明專利58

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本文編號：588098