基于DRAM牺牲Cache的异构内存页迁移机制

摘要：

当海量数据请求访问异构内存系统时,异构内存页在动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)和非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)之间进行频繁的往返迁移.然而,应用于传统内存页的迁移策略难以适应内存页"冷""热"度的快速动态变化,这使得从DRAM迁移至NVM的"冷"页面可能在短时间内变"热"从而产生大量冗余的迁移操作.当前的相关研究都仅着眼于正在执行迁移的页面而忽视了等待迁移和完成迁移的页面,且判断"冷""热"程度的标准不一,使得冗余的迁移大量产生.因此,提出了一个基于DRAM牺牲Cache的异构内存页迁移机制(VC-HMM),使用非易失性存储器中工艺较为成熟的相变存储器(phase change memory,PCM),通过在DRAM和PCM之间增加一个由DRAM构成的小容量牺牲Cache将系统主存DRAM中变"冷"的页面迁移到牺牲Cache中,以避免主存页面在短时间内再次变"热"而造成的冗余迁移.同时,还使得迁回PCM的部分页面不需要写回,减少PCM存储单元的写入操作次数,延长PCM的使用寿命.另外,对于不同的工作负载,VC-HMM可以自适应设置迁移操作的参数,增加迁移的合理性.实验结果表明:与其他迁移策略(CoinMigrator,MQRA,THMigrator)相比,VC-HMM平均减少了至少62.97％的PCM 写操作次数、22.72％的平均访问时延、38.37％的重复迁移操作以及3.40％的系统能耗.

关键词：VC-HMM、异构内存系统、DRAM牺牲Cache、内存页迁移、非易失性存储器

所属期刊栏目：59

分类号：TP333(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;上海市自然科学基金;上海市科技创新行动项目;上海市科技创新行动项目;上海市科技创新行动项目;上海市数据科学重点实验室开放项目;计算机体系结构国家重点实验室中国科学院计算技术研究所开放项目

在线出版日期：2022-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：568-581