集群细粒度内存管理方法

摘要

本发明提供一种集群细粒度内存管理方法，包括下述步骤：步骤一.将内存分成两大类区域：第一类是全局共享区，负责尺寸大于等于尺寸阈值的大对象的分配和回收，第二类是每个线程独自的线程本地缓存，用于尺寸小于尺寸阈值的小对象的分配；线程本地缓存由多个块组组成，每个块组是一个内存对象的空闲链表，且一个块组内的块尺寸全部相等；不同块组之间，块组内的块尺寸关系采用阶梯式的等差关系；全局共享区包括小对象分配区和全局页缓存；步骤二.针对应用程序申请的内存进行内存分配，区分大小对象后分别进行对应的分配方式；步骤三.内存的释放；本方法兼顾大对象与小对象的分配与释放，特别适合多线程下的应用，内存利用率高。

主权项

一种集群细粒度内存管理方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一.将内存分成两大类区域：第一类是全局共享区，负责尺寸大于等于尺寸阈值的大对象的分配和回收；第二类是每个线程独自的线程本地缓存，用于尺寸小于尺寸阈值的小对象的分配；线程本地缓存由多个块组组成，每个块组是一个内存对象的空闲链表，且一个块组内的块尺寸全部相等；不同块组之间，块组内的块尺寸关系采用阶梯式的等差关系；全局共享区包括小对象分配区和全局页缓存；小对象分配区的结构与线程本地缓存相同，且有锁保护；全局页缓存用于处理大对象，且有锁保护；全局页缓存由多个空闲链表组成，全局页缓存的空闲链表称作页面组；每个空闲链表包含多个元素，全局页缓存的空闲链表的元素是相同尺寸的连续的内存页；第1个页面组的元素的尺寸是1个内存页，第2个页面组的元素的尺寸是2个内存页，以此类推，第255个页面组的元素的尺寸是255个内存页，但第256个页面组的元素的尺寸是大于等于256个内存页；步骤一之后，还包括下述步骤：步骤二.针对应用程序申请的内存进行内存分配，包括：首先判断所申请的内存大小是否大于等于尺寸阈值；若大于等于尺寸阈值，则进行步骤a；否则，进行步骤b；a.大对象的分配：a‑1.将所需分配的尺寸，按4K的粒度向上圆整，设圆整后的大对象尺寸size=m*4K；m为正整数；a‑2.对全局共享区的全局页缓存加锁；a‑3.记p=max{2*m,256}，判断页面组m的空闲链表是否为空；    若不空，则直接删除该链表的第一个元素并将其返回；    若为空，判断页面组p的空闲链表是否为空；若不空，则删除该链表的第一个元素得到连续的p个内存页，将该连续的p个内存页拆分成连续的m个页面和(p‑m)个页面，分别插入到页面组m和页面组(p‑m)中，重复步骤a‑3；若为空，则直接向操作系统申请连续的m个内存页，将该连续的m个内存页添加到页面组m后，重复步骤a‑3；a‑4.释放全局共享区的全局页缓存的锁；b.小对象的分配，对应线程本地缓存；b‑1.将所需分配的尺寸向上圆整到最接近的块组内块的尺寸，设尺寸为size′，且相对应的块组为块组k；b‑2.判断块组k的空闲链表是否为空； 若不空，则删除该空闲链表的第一个元素并将其返回； 若为空，则需要对全局共享区进行操作；  对全局共享区的小对象分配区申请加锁；  判断全局共享区中小对象分配区的块组k是否为空；若不空，则从该块组中转移若干元素到线程本地缓存的块组k中，释放全局共享区的小对象分配区的锁，重复步骤b‑2；若为空，则向全局页缓存申请new_size=max{size′*2,尺寸阈值}大小的大对象；申请成功后将该大对象拆分成若干个大小为size′的小对象，添加到全局共享区的小对象分配区的块组k中，释放全局共享区的小对象分配区的锁，重复步骤b‑2；步骤二之后，还包括下述步骤：步骤三.内存的释放；首先判断释放的内存是否大于等于尺寸阈值；若大于等于尺寸阈值，则进行步骤a′；否则，进行步骤b′；a′.大对象的释放；a′‑1.申请对全局共享区中的全局页缓存加锁；a′‑2.判断全局页缓存的总空间是否超过设定空间阈值，若超过，直接将大对象释放给操作系统；否则，将待释放的内存添加回相对应的全局页缓存的页面组；a′‑3.对全局页缓存解锁；b′.小对象的释放；b′‑1.判断线程本地缓存的空间占用是否超过设定的空间阈值；b′‑2.若未超过，则直接将小对象添加回相对应的块组中，结束释放流程；否则，继续下一步；b′‑3.超过阈值时，需要将小对象释放到全局共享区，具体如下所述：申请对全局共享区的小对象分配区加锁；将小对象添加到全局共享区中小对象分配区的对应块组中；判断小对象分配区的总大小是否超过设定的阈值，若未超过，则直接释放锁，并结束释放流程；超过阈值时，扫描小对象分配区的所有小对象并排序；将所有能合并成一个大对象的小对象，从小对象分配区中删除，并合并成一个大对象；将该大对象释放到全局页缓存当中；释放小对象分配区的锁，结束释放流程。