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| 1 | +.. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst |
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| 3 | +:Original: Documentation/admin-guide/mm/ksm.rst |
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| 5 | +:翻译: |
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| 7 | + 徐鑫 xu xin <xu.xin16@zte.com.cn> |
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| 10 | +============ |
| 11 | +内核同页合并 |
| 12 | +============ |
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| 14 | + |
| 15 | +概述 |
| 16 | +==== |
| 17 | + |
| 18 | +KSM是一种能节省内存的数据去重功能,由CONFIG_KSM=y启用,并在2.6.32版本时被添 |
| 19 | +加到Linux内核。详见 ``mm/ksm.c`` 的实现,以及http://lwn.net/Articles/306704 |
| 20 | +和https://lwn.net/Articles/330589 |
| 21 | + |
| 22 | +KSM最初目的是为了与KVM(即著名的内核共享内存)一起使用而开发的,通过共享虚拟机 |
| 23 | +之间的公共数据,将更多虚拟机放入物理内存。但它对于任何会生成多个相同数据实例的 |
| 24 | +应用程序都是很有用的。 |
| 25 | + |
| 26 | +KSM的守护进程ksmd会定期扫描那些已注册的用户内存区域,查找内容相同的页面,这些 |
| 27 | +页面可以被单个写保护页面替换(如果进程以后想要更新其内容,将自动复制)。使用: |
| 28 | +引用:`sysfs intraface <ksm_sysfs>` 接口来配置KSM守护程序在单个过程中所扫描的页 |
| 29 | +数以及两个过程之间的间隔时间。 |
| 30 | + |
| 31 | +KSM只合并匿名(私有)页面,从不合并页缓存(文件)页面。KSM的合并页面最初只能被 |
| 32 | +锁定在内核内存中,但现在可以就像其他用户页面一样被换出(但当它们被交换回来时共 |
| 33 | +享会被破坏: ksmd必须重新发现它们的身份并再次合并)。 |
| 34 | + |
| 35 | +以madvise控制KSM |
| 36 | +================ |
| 37 | + |
| 38 | +KSM仅在特定的地址空间区域时运行,即应用程序通过使用如下所示的madvise(2)系统调 |
| 39 | +用来请求某块地址成为可能的合并候选者的地址空间:: |
| 40 | + |
| 41 | + int madvise(addr, length, MADV_MERGEABLE) |
| 42 | + |
| 43 | +应用程序当然也可以通过调用:: |
| 44 | + |
| 45 | + int madvise(addr, length, MADV_UNMERGEABLE) |
| 46 | + |
| 47 | +来取消该请求,并恢复为非共享页面:此时KSM将去除合并在该范围内的任何合并页。注意: |
| 48 | +这个去除合并的调用可能突然需要的内存量超过实际可用的内存量-那么可能会出现EAGAIN |
| 49 | +失败,但更可能会唤醒OOM killer。 |
| 50 | + |
| 51 | +如果KSM未被配置到正在运行的内核中,则madvise MADV_MERGEABLE 和 MADV_UNMERGEABLE |
| 52 | +的调用只会以EINVAL 失败。如果正在运行的内核是用CONFIG_KSM=y方式构建的,那么这些 |
| 53 | +调用通常会成功:即使KSM守护程序当前没有运行,MADV_MERGEABLE 仍然会在KSM守护程序 |
| 54 | +启动时注册范围,即使该范围不能包含KSM实际可以合并的任何页面,即使MADV_UNMERGEABLE |
| 55 | +应用于从未标记为MADV_MERGEABLE的范围。 |
| 56 | + |
| 57 | +如果一块内存区域必须被拆分为至少一个新的MADV_MERGEABLE区域或MADV_UNMERGEABLE区域, |
| 58 | +当该进程将超过 ``vm.max_map_count`` 的设定,则madvise可能返回ENOMEM。(请参阅文档 |
| 59 | +Documentation/admin-guide/sysctl/vm.rst)。 |
| 60 | + |
| 61 | +与其他madvise调用一样,它们在用户地址空间的映射区域上使用:如果指定的范围包含未 |
| 62 | +映射的间隙(尽管在中间的映射区域工作),它们将报告ENOMEM,如果没有足够的内存用于 |
| 63 | +内部结构,则可能会因EAGAIN而失败。 |
| 64 | + |
| 65 | +KSM守护进程sysfs接口 |
| 66 | +==================== |
| 67 | + |
| 68 | +KSM守护进程可以由``/sys/kernel/mm/ksm/`` 中的sysfs文件控制,所有人都可以读取,但 |
| 69 | +只能由root用户写入。各接口解释如下: |
| 70 | + |
| 71 | + |
| 72 | +pages_to_scan |
| 73 | + ksmd进程进入睡眠前要扫描的页数。 |
| 74 | + 例如, ``echo 100 > /sys/kernel/mm/ksm/pages_to_scan`` |
| 75 | + |
| 76 | + 默认值:100(该值被选择用于演示目的) |
| 77 | + |
| 78 | +sleep_millisecs |
| 79 | + ksmd在下次扫描前应休眠多少毫秒 |
| 80 | + 例如, ``echo 20 > /sys/kernel/mm/ksm/sleep_millisecs`` |
| 81 | + |
| 82 | + 默认值:20(该值被选择用于演示目的) |
| 83 | + |
| 84 | +merge_across_nodes |
| 85 | + 指定是否可以合并来自不同NUMA节点的页面。当设置为0时,ksm仅合并在物理上位 |
| 86 | + 于同一NUMA节点的内存区域中的页面。这降低了访问共享页面的延迟。在有明显的 |
| 87 | + NUMA距离上,具有更多节点的系统可能受益于设置该值为0时的更低延迟。而对于 |
| 88 | + 需要对内存使用量最小化的较小系统来说,设置该值为1(默认设置)则可能会受 |
| 89 | + 益于更大共享页面。在决定使用哪种设置之前,您可能希望比较系统在每种设置下 |
| 90 | + 的性能。 ``merge_across_nodes`` 仅当系统中没有ksm共享页面时,才能被更改设 |
| 91 | + 置:首先将接口`run` 设置为2从而对页进行去合并,然后在修改 |
| 92 | + ``merge_across_nodes`` 后再将‘run’又设置为1,以根据新设置来重新合并。 |
| 93 | + |
| 94 | + 默认值:1(如早期的发布版本一样合并跨站点) |
| 95 | + |
| 96 | +run |
| 97 | + * 设置为0可停止ksmd运行,但保留合并页面, |
| 98 | + * 设置为1可运行ksmd,例如, ``echo 1 > /sys/kernel/mm/ksm/run`` , |
| 99 | + * 设置为2可停止ksmd运行,并且对所有目前已合并的页进行去合并,但保留可合并 |
| 100 | + 区域以供下次运行。 |
| 101 | + |
| 102 | + 默认值:0(必须设置为1才能激活KSM,除非禁用了CONFIG_SYSFS) |
| 103 | + |
| 104 | +use_zero_pages |
| 105 | + 指定是否应当特殊处理空页(即那些仅含zero的已分配页)。当该值设置为1时, |
| 106 | + 空页与内核零页合并,而不是像通常情况下那样空页自身彼此合并。这可以根据 |
| 107 | + 工作负载的不同,在具有着色零页的架构上可以提高性能。启用此设置时应小心, |
| 108 | + 因为它可能会降低某些工作负载的KSM性能,比如,当待合并的候选页面的校验和 |
| 109 | + 与空页面的校验和恰好匹配的时候。此设置可随时更改,仅对那些更改后再合并 |
| 110 | + 的页面有效。 |
| 111 | + |
| 112 | + 默认值:0(如同早期版本的KSM正常表现) |
| 113 | + |
| 114 | +max_page_sharing |
| 115 | + 单个KSM页面允许的最大共享站点数。这将强制执行重复数据消除限制,以避免涉 |
| 116 | + 及遍历共享KSM页面的虚拟映射的虚拟内存操作的高延迟。最小值为2,因为新创 |
| 117 | + 建的KSM页面将至少有两个共享者。该值越高,KSM合并内存的速度越快,去重 |
| 118 | + 因子也越高,但是对于任何给定的KSM页面,虚拟映射的最坏情况遍历的速度也会 |
| 119 | + 越慢。减慢了这种遍历速度就意味着在交换、压缩、NUMA平衡和页面迁移期间, |
| 120 | + 某些虚拟内存操作将有更高的延迟,从而降低这些虚拟内存操作调用者的响应能力。 |
| 121 | + 其他任务如果不涉及执行虚拟映射遍历的VM操作,其任务调度延迟不受此参数的影 |
| 122 | + 响,因为这些遍历本身是调度友好的。 |
| 123 | + |
| 124 | +stable_node_chains_prune_millisecs |
| 125 | + 指定KSM检查特定页面的元数据的频率(即那些达到过时信息数据去重限制标准的 |
| 126 | + 页面)单位是毫秒。较小的毫秒值将以更低的延迟来释放KSM元数据,但它们将使 |
| 127 | + ksmd在扫描期间使用更多CPU。如果还没有一个KSM页面达到 ``max_page_sharing`` |
| 128 | + 标准,那就没有什么用。 |
| 129 | + |
| 130 | +KSM与MADV_MERGEABLE的工作有效性体现于 ``/sys/kernel/mm/ksm/`` 路径下的接口: |
| 131 | + |
| 132 | +pages_shared |
| 133 | + 表示多少共享页正在被使用 |
| 134 | +pages_sharing |
| 135 | + 表示还有多少站点正在共享这些共享页,即节省了多少 |
| 136 | +pages_unshared |
| 137 | + 表示有多少页是唯一的,但被反复检查以进行合并 |
| 138 | +pages_volatile |
| 139 | + 表示有多少页因变化太快而无法放在tree中 |
| 140 | +full_scans |
| 141 | + 表示所有可合并区域已扫描多少次 |
| 142 | +stable_node_chains |
| 143 | + 达到 ``max_page_sharing`` 限制的KSM页数 |
| 144 | +stable_node_dups |
| 145 | + 重复的KSM页数 |
| 146 | + |
| 147 | +比值 ``pages_sharing/pages_shared`` 的最大值受限制于 ``max_page_sharing`` |
| 148 | +的设定。要想增加该比值,则相应地要增加 ``max_page_sharing`` 的值。 |
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