Harnessing Page Access Frequency Distribution for Efficient Memory Tiering

doi:10.1145/3777549

Harnessing Page Access Frequency Distribution for Efficient Memory Tiering

2026-05-01

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DOI：10.1145/3777549

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内存技术（如HBM、DRAM、NVM）和互连技术（如CXL）的进步显著增强了现代计算机系统中利用内存资源的灵活性。随着这一趋势持续发展，内存资源有望在不久的将来实现完全可组合。这种日益增长的灵活性也加速了对有效分层内存系统的需求，这些系统能够在各种场景和工作负载下表现良好。然而，现有分层内存系统的有效性在很大程度上取决于系统配置（如高速层与容量层的比例）、内存访问模式和页面大小（基本页与超大页）。它们依赖简单的启发式方法和静态阈值来检测页面热度，以及对页面大小的有限考虑，导致次优（通常是有缺陷的）页面放置决策。为了构建一个稳健有效的系统，分层内存管理必须全面考虑整体内存访问模式，并结合分层环境。我们提出了MEMTis，一种采用信息驱动决策进行页面放置和页面大小确定的分层内存系统。MEMTis利用已分配页面的访问分布，最优地将热数据集匹配到高速层容量。此外，MEMTis通过检测高速层内存的低效使用，动态确定允许应用程序使用超大页而避免其缺点的页面大小，并在必要时将其拆分。为进一步增强其在各种场景下的实用性，MEMTis有效支持高速层内存的动态分配，以满足特定的性能要求，如目标命中率。我们的评估表明，在各种工作负载和分层配置下，MEMTis比现有分层内存系统性能提升最高达169.0%，展示了其稳健性。

Keyword:

Operating system

tiered memory management

virtual memory

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