JEP 316: Heap Allocation on Alternative Memory Devices | 备选内存设备上的堆分配

原文

JEP 316: Heap Allocation on Alternative Memory Devices

摘要

允许 HotSpot VM 在用户指定的替代内存设备（如 NV-DIMM）上分配 Java 对象堆。

动机

随着廉价 NV-DIMM 内存的可用性，未来的系统可能会配备异构内存架构。其中一种技术是英特尔的 3D XPoint。这种架构除了 DRAM 外，还将有一种或多种非 DRAM 内存，具有不同的特征。

本 JEP 针对的是具有与 DRAM 相同语义的替代内存设备，包括原子操作的语义，因此可以在不对现有应用程序代码进行更改的情况下，将其用于对象堆的 DRAM。所有其他内存结构（如代码堆、元空间、线程栈等）将继续驻留在 DRAM 中。

本建议的一些使用案例包括：

1. 在多 JVM 部署中，一些 JVM（如守护进程、服务等）的优先级比其他 JVM 低。NV-DIMM 的访问延迟可能比 DRAM 高。低优先级进程可以使用 NV-DIMM 内存用于堆，使高优先级进程可以使用更多的 DRAM。
2. 大数据和内存数据库等应用程序对内存的需求不断增加。这些应用程序可以使用 NV-DIMM 用于堆，因为 NV-DIMM 的容量可能比 DRAM 更大，且价格更低。

描述

某些操作系统已经通过文件系统公开了非 DRAM 内存。例如 NTFS DAX 模式和 ext4 DAX。这些文件系统中的内存映射文件绕过页面缓存，提供虚拟内存到设备上物理内存的直接映射。

为了在此类内存中分配堆，我们可以添加一个新选项 -XX:AllocateHeapAt=<path>。此选项将采用文件系统的路径，并使用内存映射来实现在内存设备上分配对象堆的预期结果。JEP 不打算在多个运行的 JVM 之间共享非易失性区域，或在进一步调用 JVM 时重复使用相同的区域。

现有的与堆相关的标志（如 -Xmx、-Xms 等）和垃圾收集相关的标志将继续如常工作。

为了确保应用程序安全，实现必须确保在文件系统中创建的文件：

1. 受正确的权限保护，以防止其他用户访问它。
2. 在应用程序终止时删除，无论可能的场景是什么。

测试

测试不一定需要任何特殊内存；它可以在 ramfs 或 tmpfs 等内存文件系统上执行。