非易失性存儲(chǔ)器nvm頁(yè)框初始化方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及存儲(chǔ)技術(shù)，尤其涉及一種非易失性存儲(chǔ)器（Non-Volatile Memory，以下簡(jiǎn)稱：NVM)頁(yè)框初始化方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存一般由動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（Dynamic Random Access Memory，以下簡(jiǎn)稱：DRAM)構(gòu)成。
[0003] 由于DRAM集成度低，容量有限；而且，DRAM需要不斷的刷新操作以保證數(shù)據(jù)不丟 失，因此能耗較高。與DRAM相比，NVM能耗更低，并且由于集成度高，可以做到更大的容量。 因此，隨著應(yīng)用對(duì)內(nèi)存容量的要求越來(lái)越大以及對(duì)能耗要求越來(lái)越高，采用NVM作為內(nèi)存 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
[0004] 但是,采用NVM作為內(nèi)存的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在對(duì)NVM中的頁(yè)框進(jìn)行初始化時(shí)，時(shí)常出 現(xiàn)系統(tǒng)性能下降、內(nèi)存使用壽命降低且能耗升高的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種NVM頁(yè)框初始化方法、裝置和系統(tǒng)。
[0006] 第一方面，提供一種NVM頁(yè)框初始化方法，包括：
[0007] 確定是否需要對(duì)NVM中的頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理；
[0008] 若需要，則采用預(yù)設(shè)的處理策略對(duì)所述頁(yè)框中部分位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理。
[0009] 第二方面，提供一種NVM頁(yè)框初始化處理裝置，包括：
[0010] 確定模塊，用于確定是否需要對(duì)NVM中的頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理；
[0011] 初始化處理模塊，用于若需要，則采用預(yù)設(shè)的處理策略對(duì)所述頁(yè)框中部分位置的 數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理。
[0012] 第三方面，提供一種內(nèi)存控制器，包括上述的NVM頁(yè)框初始化處理裝置。
[0013] 第四方面，提供一種內(nèi)存系統(tǒng)，包括：上述的內(nèi)存控制器和NVM。
[0014] 第五方面，提供一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括：處理器和上述的內(nèi)存系統(tǒng)。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例，在對(duì)NVM中的頁(yè)框進(jìn)行初始化時(shí)，可以先確定是否需要對(duì)NVM中的 頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理，如果需要，則可以采用預(yù)設(shè)的處理策略對(duì)所述頁(yè)框中 部分位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理，而非如現(xiàn)有技術(shù)對(duì)頁(yè)框中的全部位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化 處理，從而盡可能降低對(duì)NVM的寫操作次數(shù)，進(jìn)而提高系統(tǒng)性能、緩解內(nèi)存使用壽命，降低 寫操作能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明NVM頁(yè)框初始化方法實(shí)施例一的流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明NVM頁(yè)框初始化處理裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明內(nèi)存系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 圖1為本發(fā)明NVM頁(yè)框初始化方法實(shí)施例的流程圖，如圖1所示，本實(shí)施例的方法 可以包括：
[0023] SlOl、確定是否需要對(duì)NVM中的頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理；
[0024] S102、若需要，則采用預(yù)設(shè)的處理策略對(duì)所述頁(yè)框中部分位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化 處理。
[0025] 頁(yè)框（page frame)是一種內(nèi)存管理的概念，為了對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行管理并且簡(jiǎn)化地 址映射電路，內(nèi)存被劃分為具有一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)空間，該預(yù)設(shè)長(zhǎng)度例如為4KB或2MB，這 種數(shù)據(jù)空間即為頁(yè)框。
[0026] 在進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用處理時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行的業(yè)務(wù)進(jìn)程既可以讀頁(yè)框中存儲(chǔ)的數(shù) 據(jù)，也可以向頁(yè)框中寫入數(shù)據(jù)。特別的，針對(duì)一個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程來(lái)說(shuō)，其向頁(yè)框中寫入的數(shù)據(jù) 可能是一些隱私數(shù)據(jù)，例如用戶密碼等。因此，出于安全性考慮，操作系統(tǒng)在將頁(yè)框分配給 其它用戶態(tài)進(jìn)程使用之前，需要對(duì)分配的頁(yè)框進(jìn)行初始化。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)某個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程訪 問(wèn)的頁(yè)不在內(nèi)存中時(shí)會(huì)引起缺頁(yè)中斷，則缺頁(yè)中斷處理程序需要進(jìn)行頁(yè)框分配，其可以調(diào) 用do_anonymous_page()函數(shù)獲得一個(gè)新的頁(yè)框，并且，在將該頁(yè)框分配給用戶態(tài)進(jìn)程之 前，還可以調(diào)用 Clear_page〇函數(shù)將該頁(yè)框所有數(shù)據(jù)位全部初始化為0?；蛘撸趯?duì)頁(yè)框進(jìn) 行釋放時(shí)，對(duì)頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化操作，以防止后續(xù)分配到該頁(yè)框的用戶態(tài)進(jìn)程能夠 調(diào)取到別的用戶的隱私數(shù)據(jù)，該初始化操作例如也可以是調(diào)用cl ear_page〇函數(shù)將該頁(yè) 框所有數(shù)據(jù)位全部初始化為〇。
[0027] 但是，NVM寫操作存在如下三個(gè)問(wèn)題：首先，NVM寫延遲大，從而導(dǎo)致NVM內(nèi)存系統(tǒng) 性能不高；其次，NVM普遍存在寫耐久性問(wèn)題，如相變存儲(chǔ)器（Phase Change Memory,以下簡(jiǎn) 稱：PCM)只能承受約IO9次寫，磁性隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器（Magnetic Random Access Memory,以 下簡(jiǎn)稱：MRAM)只能承受約IO12次寫。NVM的寫操作超過(guò)一定次數(shù)后會(huì)磨損，減少NVM的使 用壽命；最后，NVM寫能耗大，增加了 NVM的使用成本。因此，采用NVM作為內(nèi)存的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)，其在進(jìn)行頁(yè)框初始化時(shí)，需要將頁(yè)框中的全部數(shù)據(jù)位全部寫為〇,這無(wú)疑導(dǎo)致系統(tǒng)性能 下降、內(nèi)存使用壽命降低且能耗升高。
[0028] 因此，本實(shí)施例在對(duì)NVM中的頁(yè)框進(jìn)行初始化處理時(shí)，可以有選擇性地進(jìn)行部分 初始化處理。例如，僅針對(duì)用戶態(tài)進(jìn)程對(duì)應(yīng)的匿名頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理，而針 對(duì)內(nèi)核態(tài)進(jìn)程對(duì)應(yīng)的匿名頁(yè)框則可以采用現(xiàn)有技術(shù)的全部初始化處理。
[0029] 具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例可以先確定是否需要對(duì)NVM中的頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始 化處理。例如，在處理缺頁(yè)中斷分配頁(yè)框時(shí)，可以先確定是否是為用戶態(tài)進(jìn)程分配匿名頁(yè) 框，若確定是為用戶態(tài)進(jìn)程分配匿名頁(yè)框，則可以確定需要對(duì)NVM中的頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行 部分初始化處理；或者，確定對(duì)頁(yè)框的處理方式，若該處理方式為釋放頁(yè)框，則確定需要對(duì) 該頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分初始化處理。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例并不限定上述兩種需要進(jìn) 行部分初始化的場(chǎng)景，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在其它需要針對(duì)頁(yè)框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行 安全處理的場(chǎng)景，均可以使用本實(shí)施例的方案進(jìn)行部分初始化。
[0030] 在確定需要進(jìn)行部分初始化處理時(shí)，本實(shí)施例可以采用預(yù)設(shè)的處理策略對(duì)頁(yè)框中 部分位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理。
[0031] 在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用以下兩種方式進(jìn)行部分初始化處理：
[0032] 方式一、采用預(yù)設(shè)的隨機(jī)化處理模式對(duì)頁(yè)框中部分位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理；
[0033] 具體來(lái)說(shuō)，該方式一可以將頁(yè)框中的全部數(shù)據(jù)位看作一個(gè)整體進(jìn)行部分初始化處 理,也可以將頁(yè)框中的全部數(shù)據(jù)位等分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊,針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行部分初始化處 理。
[0034] 針對(duì)將頁(yè)框中的全部數(shù)據(jù)位看作一個(gè)整體進(jìn)行部分初始化處理的方式來(lái)說(shuō)，可以 采用預(yù)設(shè)的初始化比例，對(duì)待處理頁(yè)框中的一部分位置進(jìn)行初始化。具體來(lái)說(shuō)，可以生成N 個(gè)隨機(jī)數(shù)，其中，N等于初始化比例與頁(yè)框中的數(shù)據(jù)位數(shù)X的乘積，其中，該隨機(jī)數(shù)的取值為 〇至X-I ;然后，即可根據(jù)生成的N個(gè)隨機(jī)數(shù)，對(duì)頁(yè)框中與各隨機(jī)數(shù)的取值所指示的數(shù)據(jù)位置 進(jìn)行初始化處理。例如，頁(yè)框中包含16個(gè)數(shù)據(jù)位，預(yù)設(shè)的初始化比例為25%，因此，可以對(duì) 16X25%= 4個(gè)數(shù)據(jù)位進(jìn)行初始化，而具體初始化這16個(gè)數(shù)據(jù)位中哪4個(gè)數(shù)據(jù)位，可以通 過(guò)隨機(jī)選擇的方式來(lái)確定，需要生成