1、物理內(nèi)存是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的核心硬件資源，同時(shí)也是短缺的資源。內(nèi)存中越來(lái)越多的進(jìn)程數(shù)量以及日益增長(zhǎng)的應(yīng)用程序的內(nèi)存占用，都讓物理內(nèi)存利用率的優(yōu)化永遠(yuǎn)不能停下腳步。在眾多物理內(nèi)存利用率的優(yōu)化方案中，大頁(yè)的運(yùn)用是一個(gè)典型的代表。大頁(yè)技術(shù)在減少TLB(Translation Lookaside Buffer，轉(zhuǎn)址旁路緩存)失效開(kāi)銷(xiāo)的同時(shí)，能減少操作系統(tǒng)管理的頁(yè)表項(xiàng)數(shù)量，被現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)廣泛支持。
　　目前Linux系統(tǒng)的大頁(yè)機(jī)制采用的是基于連

2、續(xù)小頁(yè)的復(fù)合大頁(yè)。在這種機(jī)制下，頁(yè)描述符所描述的頁(yè)框依然是小頁(yè)頁(yè)框;需要大頁(yè)的時(shí)候，系統(tǒng)分配連續(xù)的小頁(yè)當(dāng)成一個(gè)大頁(yè)使用。復(fù)合大頁(yè)兼容了原有的基于小頁(yè)的物理內(nèi)存管理模塊，而且一般能切實(shí)有效地減少系統(tǒng)的頁(yè)表項(xiàng)和降低TLB的失效開(kāi)銷(xiāo)。但是，這種復(fù)合大頁(yè)技術(shù)沒(méi)有減少管理物理內(nèi)存的元數(shù)據(jù)開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)大頁(yè)的操作常常要分解成對(duì)小頁(yè)操作的迭代。在空間和時(shí)間兩個(gè)方面，大頁(yè)技術(shù)都有進(jìn)一步優(yōu)化的可能性。
　　一種可能的優(yōu)化方案是物理大頁(yè)（頁(yè)描述符直接描述大

3、頁(yè)）的運(yùn)用，但是物理大頁(yè)的運(yùn)用面臨著挑戰(zhàn)。首先，一般情況下物理小頁(yè)應(yīng)該得到保留。大頁(yè)在適用場(chǎng)景中確實(shí)能顯著提升整機(jī)性能和節(jié)約內(nèi)存空間，但是大頁(yè)的適用還是不如小頁(yè)廣泛。如果純用大頁(yè)，可能造成過(guò)多的內(nèi)部碎片，反而沒(méi)有提高內(nèi)存利用率。如果不放棄小頁(yè)，那么物理大頁(yè)就要與物理小頁(yè)共存，這為操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了不少問(wèn)題，比如物理內(nèi)存空間如何分布，如何調(diào)整大頁(yè)和小頁(yè)的空間配額等等。
　　本文從一種面向Linux系統(tǒng)下的hugetlbfs接口的物

4、理大頁(yè)技術(shù)出發(fā)，探討其可行的物理內(nèi)存空間布局。在一種物理大頁(yè)與小頁(yè)共存的布局下，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一種頁(yè)遷移方案來(lái)支持大小頁(yè)內(nèi)存池的運(yùn)行時(shí)調(diào)整。
　　本文的主要工作有:
　　研究分析了Linux系統(tǒng)支持的大頁(yè)技術(shù)，包括從系統(tǒng)程序員的角度看到的共享大頁(yè)內(nèi)存和映射大頁(yè)內(nèi)存，以及從內(nèi)核程序員的角度看到的透明大頁(yè)(THP)以及hugetlbfs，同時(shí)還研究分析了一種基于Linux的面向hugetlbfs的物理大頁(yè)技術(shù)。
　　實(shí)現(xiàn)了物