CN109086221A - 一种增加存储设备内存容量的方法及*** - Google Patents

一种增加存储设备内存容量的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种增加存储设备内存容量的方法及***，方法包括如下步骤：步骤S1.按照内存需求创建新的内核态内存管理模型；步骤S2.将新创建的内核态内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；步骤S3.将新创建的内核态内存管理模型映射到掉电管理模块。***包括：内存管理模块创建单元，用于按照内存需求创建新的内核态内存管理模型；用户模块映射单元，用于将新创建的内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；掉电管理模块映射单元，用于将新创建的内存管理模型映射到掉电管理模块。本发明实现存储设备内存容量的增加，使得PLMM内存管理模块能够管理更多的内存，使其他业务模块有更多的内存资源可用。

Description

一种增加存储设备内存容量的方法及***
技术领域
本发明属于内存容量管理领域，具体涉及一种增加存储设备内存容量的方法及***。
背景技术
PLMM，是Platform Memory Manage的简称，平台内存管理。
在存储***中，***的内存除了为linux内核、内核模块以及用户态进程预留部分内存外（约为4G），其余内存都通过PLMM模块进行管理。软件栈上的业务模块通过PLMM（Platform Memory Manage）模块提供的接口进行内存资源的申请。PLMM模块把它所管理的内存，以页为单位（4K）建立了一个内存管理模型实例。由于PLMM是在32位***为主流的年代开发，受当时的***架构限制，一个管理模型实例只能管理2^24个内存页，每页大小为4KB，所以一个管理实例能够管理的内存大小为2^24*4KB=64GB。在存储***原来的内存管理模型中，只能管理2^24个内存页，当前很多项目的内存的需求已经达到TB级，如要能够管理1.5TB内存，原来的内存管理模型是不能满足需求的。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种增加存储设备内存容量的方法及***，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述当前很多项目的内存需求大，原来的内存管理模型无法满足需求的缺陷，提供一种增加存储设备内存容量的方法及***，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种增加存储设备内存容量的方法，包括如下步骤：
步骤S1.根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；
步骤S2.将新创建的内核态内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；
步骤S3.将新创建的内核态内存管理模型映射到掉电管理模块。
进一步地，步骤S1具体步骤如下:
步骤S11.初始化PLMM内核模块；
步骤S12.根据内存需求创建新的内存管理模型；
步骤S13.根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；
步骤S14.根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
步骤S15.为各功能段申请内存；
步骤S16.创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功。PLMM内核模块进行管理模型的创建以及内存页的申请。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
步骤S21.初始化用户管理的PLMain进程；
步骤S22.初始化PLMM用户态模块；
步骤S23.获取各功能段地址空间大小；
步骤S24.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S25.创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型。内存模型创建之后，把模型的各功能段映射到PLMain进程的用户地址空间，由PLMM用户模块进行内存资源的管理，为业务模块提供接口进行内存资源的申请、释放以及访问。
进一步地，步骤S3的具体步骤如下：
步骤S31.初始化掉电管理的ECMain进程；
步骤S32.获取各功能段地址空间大小；
步骤S33.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S34.掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。当存储***数据异常掉电时，需要把内存中的脏数据一致元数据保存到非易失设备上，上电时，把数据恢复，保证数据的一致性。在存储架构中，进行感知掉电事件以及进行掉电处理的是ECMain进程，因此ECMain进程工作在用户态，为了ECMain进程能够访问内存管理模型中的内存页的数据，因此也需要把内核建立的内存管理模型，按照功能段映射到ECMain进程的地址空间中。
进一步地，各功能段包括内存管理模型中的页面描述段PD、自由页栈段FPS、锚段Anchor、输入输出缓冲段IOB以及通用页段General Page。
进一步地，步骤S13的具体步骤如下：
步骤S131.按照内存管理模型管理16TB内存的规格进行规划；
步骤S132.将页面描述段PD保存的页表格实体结构PTE的位宽由32bit扩展为64bit。由于管理模型中的内存页用途都是规划好的，为了后续再进行内存扩展时不带来兼容性问题，所以本次扩展按照只修改页表格实体结构PTE的位宽，不修改其他数据结构位宽的原则进行最大规划，由于自由页栈段FP中页号以及输入输出缓冲端IOB 的索引都是用32bit表示，最多能表示16TB内存的索引，所以本次的管理模型按照管理16TB的规格进行规划，由于当前PLMM内存管理模块的管理模型有2个管理实例，所以每个管理实例按照8TB进行规划。
本发明还给出如下技术方案：
一种增加存储设备内存容量的***，包括
内存管理模块创建单元，用于根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；
用户模块映射单元，用于将新创建的内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；
掉电管理模块映射单元，用于将新创建的内存管理模型映射到掉电管理模块。
进一步地，内存管理模块创建单元包括：
内核模块初始化子单元，用于初始化PLMM内核模块；
新内存管理模型创建子单元，用于根据内存需求创建新的内存管理模型；
各功能段内存页规划计算子单元，用于根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；
各功能段内存量计算子单元，用于根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
各功能段内存申请子单元，用于为各功能段申请内存；
内核态与用户交互子单元，用于创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功。PLMM内核模块进行管理模型的创建以及内存页的申请。
进一步地，用户模块映射单元包括：
用户管理进程初始化子单元，用于初始化用户管理的PLMain进程；
用户态模块初始化子单元，用于初始化PLMM用户态模块；
功能段地址空间大小获取第一子单元，用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第一子单元，用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
内存管理资源池创建子单元，用于创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型。内存模型创建之后，把模型的各功能段映射到PLMain进程的用户地址空间，由PLMM用户模块进行内存资源的管理，为业务模块提供接口进行内存资源的申请、释放以及访问。
进一步地，掉电管理模块映射单元包括：
掉电管理进程初始化子单元，用于初始化掉电管理的ECMain进程；
功能段地址空间大小获取第二子单元，用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第二子单元，用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
掉电管理进程内存数据访问子单元，用于掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。在存储架构中，进行感知掉电事件以及进行掉电处理的是ECMain进程，因此ECMain进程工作在用户态，为了ECMain进程能够访问内存管理模型中的内存页的数据，因此也需要把内核建立的内存管理模型，按照功能段映射到ECMain进程的地址空间中。
本发明的有益效果在于：
本发明实现存储设备内存容量的增加，使得PLMM内存管理模块能够管理更多的内存，使其他业务模块有更多的内存资源可用，增大单控制器缓存规格。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的内存管理模块创建流程图；
图3为本发明的内存管理模型到用户模块映射流程图；
图4为本发明的内存管理模型到掉电管理模块映射流程图；
图5为本发明的***示意图；
其中，1-内存管理模块创建单元；1.1-内核模块初始化子单元；1.2-新内存管理模型创建子单元；1.3-各功能段内存页规划计算子单元；1.4-各功能段内存量计算子单元；1.5-各功能段内存申请子单元；1.6-内核态与用户交互子单元；2-用户模块映射单元；2.1-用户管理进程初始化子单元；2.2-用户态模块初始化子单元；2.3-功能段地址空间大小获取第一子单元；2.4-功能段地址空间到用户地址空间映射第一子单元；2.5-内存管理资源池创建子单元；3-掉电管理模块映射单元；3.1-掉电管理进程初始化子单元；3.2-功能段地址空间大小获取第二子单元；3.3-功能段地址空间到用户地址空间映射第二子单元（；3.4-掉电管理进程内存数据访问子单元。
具体实施方式：
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种增加存储设备内存容量的方法，包括如下步骤：
步骤S1.根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；如图2所示，具体步骤如下:
步骤S11.初始化PLMM内核模块；
步骤S12.根据内存需求创建新的内存管理模型；
步骤S13.根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；具体步骤如下：
步骤S131.按照内存管理模型管理16TB内存的规格进行规划；
步骤S132.将页面描述段PD保存的页表格实体结构PTE的位宽由32bit扩展为64bit；
步骤S14.根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
步骤S15.为各功能段申请内存；
步骤S16.创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功；
步骤S2.将新创建的内核态内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；如图3所示，具体步骤如下：
步骤S21.初始化用户管理的PLMain进程；
步骤S22.初始化PLMM用户态模块；
步骤S23.获取各功能段地址空间大小；
步骤S24.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S25.创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型；
步骤S3.将新创建的内核态内存管理模型映射到掉电管理模块；如图4所示，具体步骤如下：
步骤S31.初始化掉电管理的ECMain进程；
步骤S32.获取各功能段地址空间大小；
步骤S33.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S34.掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。
上述实施例1中，各功能段包括内存管理模型中的页面描述段PD、自由页栈段FPS、锚段Anchor、输入输出缓冲段IOB以及通用页段General Page。
假设内存需求为1.5TB，通过上述实施例1按照内存管理模型管理16TB内存的规格进行规划，而一个内存管理模型包括两个实施例，所以每个一个实施例按照8TB进行规划，相比较于按照需求的1.5TB进行规划，元数据大约多使用100MB的内存，相比后续兼容性问题，多使用的内存时值得的。
实施例2：
如图5所示，一种增加存储设备内存容量的***，包括
内存管理模块创建单元1，用于根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；内存管理模块创建单元1包括：
内核模块初始化子单元1.1，用于初始化PLMM内核模块；
新内存管理模型创建子单元1.2，用于根据内存需求创建新的内存管理模型；
各功能段内存页规划计算子单元1.3，用于根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；
各功能段内存量计算子单元1.4，用于根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
各功能段内存申请子单元1.5，用于为各功能段申请内存；
内核态与用户交互子单元1.6，用于创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功；
用户模块映射单元2，用于将新创建的内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；用户模块映射单元2包括：
用户管理进程初始化子单元2.1，用于初始化用户管理的PLMain进程；
用户态模块初始化子单元2.2，用于初始化PLMM用户态模块；
功能段地址空间大小获取第一子单元2.3，用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第一子单元2.4，用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
内存管理资源池创建子单元2.5，用于创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型；
掉电管理模块映射单元3，用于将新创建的内存管理模型映射到掉电管理模块；掉电管理模块映射单元3包括：
掉电管理进程初始化子单元3.1，用于初始化掉电管理的ECMain进程；
功能段地址空间大小获取第二子单元3.2，用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第二子单元3.3，用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
掉电管理进程内存数据访问子单元3.4，用于掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。
本发明的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本发明，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他的具体实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1.根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；
步骤S2.将新创建的内核态内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；
步骤S3.将新创建的内核态内存管理模型映射到掉电管理模块。
2.如权利要求1所述的一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下:
步骤S11.初始化PLMM内核模块；
步骤S12.根据内存需求创建新的内存管理模型；
步骤S13.根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；
步骤S14.根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
步骤S15.为各功能段申请内存；
步骤S16.创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功。
3.如权利要求1所述的一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
步骤S21.初始化用户管理的PLMain进程；
步骤S22.初始化PLMM用户态模块；
步骤S23.获取各功能段地址空间大小；
步骤S24.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S25.创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型。
4.如权利要求3所述的一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤如下：
步骤S31.初始化掉电管理的ECMain进程；
步骤S32.获取各功能段地址空间大小；
步骤S33.将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
步骤S34.掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。
5. 如权利要求2或3或4所述的一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，各功能段包括内存管理模型中的页面描述段PD、自由页栈段FPS、锚段Anchor、输入输出缓冲段IOB以及通用页段General Page。
6.如权利要求5所述的一种增加存储设备内存容量的方法，其特征在于，步骤S13的具体步骤如下：
步骤S131.按照内存管理模型管理16TB内存的规格进行规划；
步骤S132.将页面描述段PD保存的页表格实体结构PTE的位宽由32bit扩展为64bit。
7.一种增加存储设备内存容量的***，其特征在于，包括
内存管理模块创建单元（1），用于根据内存需求创建新的内核态内存管理模型；
用户模块映射单元（2），用于将新创建的内存管理模型映射到用户模块，形成用户态内存管理模型；
掉电管理模块映射单元（3），用于将新创建的内存管理模型映射到掉电管理模块。
8.如权利要求7所述的一种增加存储设备内存容量的***，其特征在于，内存管理模块创建单元（1）包括：
内核模块初始化子单元（1.1），用于初始化PLMM内核模块；
新内存管理模型创建子单元（1.2），用于根据内存需求创建新的内存管理模型；
各功能段内存页规划计算子单元（1.3），用于根据新的内存管理模型计算各功能段所需的内存页规划；
各功能段内存量计算子单元（1.4），用于根据实际的内存页数量计算各功能段所需占用的内存量；
各功能段内存申请子单元（1.5），用于为各功能段申请内存；
内核态与用户交互子单元（1.6），用于创建字符设备，提供内核态与用户态交互，内核态内存管理模型创建成功。
9.如权利要求7所述的一种增加存储设备内存容量的***，其特征在于，用户模块映射单元（2）包括：
用户管理进程初始化子单元（2.1），用于初始化用户管理的PLMain进程；
用户态模块初始化子单元（2.2），用于初始化PLMM用户态模块；
功能段地址空间大小获取第一子单元（2.3），用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第一子单元（2.4），用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
内存管理资源池创建子单元（2.5），用于创建内存管理资源池，形成用户态内存管理模型。
10.如权利要求7所述的一种增加存储设备内存容量的***，其特征在于，掉电管理模块映射单元（3）包括：
掉电管理进程初始化子单元（3.1），用于初始化掉电管理的ECMain进程；
功能段地址空间大小获取第二子单元（3.2），用于获取各功能段地址空间大小；
功能段地址空间到用户地址空间映射第二子单元（3.3），用于将各功能段的地址空间映射到PLMain进程用户地址空间；
掉电管理进程内存数据访问子单元（3.4），用于掉电时，ECMain进程通过PLMM用户态模块线性访问内存数据。
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