【論文信息】

HoPP: Hardware-Software Co-Designed Page Prefetching for Disaggregated Memory. Haifeng Li, Ke Liu, Ting Liang, Zuojun Li, Tianyue Lu, Hui Yuan, Yinben Xia, Yungang Bao, Mingyu Chen, Yizhou Shan.

【論文簡(jiǎn)介】

        數(shù)據(jù)中心大內(nèi)存應(yīng)用程序?qū)υL問大量?jī)?nèi)存的需求日益增加（如大數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)等），遠(yuǎn)端內(nèi)存已成為解決本地內(nèi)存緊張的有效方法?；谔摂M內(nèi)存系統(tǒng)(VMS)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程內(nèi)存系統(tǒng)讓應(yīng)用可以透明且方便地使用遠(yuǎn)端內(nèi)存，并利用預(yù)取等手段不斷優(yōu)化關(guān)鍵路徑的延遲。由于基于VMS的遠(yuǎn)程內(nèi)存系統(tǒng)的通用性和透明性，多個(gè)云計(jì)算廠商采用該方法搭建內(nèi)存解耦合系統(tǒng)。然而，操作系統(tǒng)與應(yīng)用之間天然存在語(yǔ)義鴻溝，即操作系統(tǒng)只能通過缺頁(yè)的方式感知應(yīng)用正在訪問的地址。這樣導(dǎo)致操作系統(tǒng)只能通過有限的缺頁(yè)信息對(duì)預(yù)取器進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)預(yù)取算法的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的局限性。同時(shí)，在傳統(tǒng)框架下，為了對(duì)預(yù)取器進(jìn)行調(diào)整，預(yù)取命中時(shí)也會(huì)觸發(fā)缺頁(yè)異常，這樣會(huì)極大降低程序性能。

        為了解決上述問題，我們將捕獲應(yīng)用訪存信息從缺頁(yè)行為中解耦，利用內(nèi)存控制器為操作系統(tǒng)提供完整的、實(shí)時(shí)的訪存信息?；谶@思想，我們提出HoPP – 一個(gè)軟硬件結(jié)合的頁(yè)面預(yù)取框架。通過在內(nèi)存控制器增加熱點(diǎn)頁(yè)面分析邏輯與翻譯邏輯，獲得熱點(diǎn)頁(yè)面信息。利用充足、實(shí)時(shí)熱點(diǎn)頁(yè)面信息，我們不但設(shè)計(jì)了一種三層預(yù)取算法，而且將預(yù)取行為從缺頁(yè)行為中解耦出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行了一系列優(yōu)化。