1*f0abc76dSxu xin.. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst 2*f0abc76dSxu xin 3*f0abc76dSxu xin:Original: Documentation/admin-guide/mm/ksm.rst 4*f0abc76dSxu xin 5*f0abc76dSxu xin:翻译: 6*f0abc76dSxu xin 7*f0abc76dSxu xin 徐鑫 xu xin <xu.xin16@zte.com.cn> 8*f0abc76dSxu xin 9*f0abc76dSxu xin 10*f0abc76dSxu xin============ 11*f0abc76dSxu xin内核同页合并 12*f0abc76dSxu xin============ 13*f0abc76dSxu xin 14*f0abc76dSxu xin 15*f0abc76dSxu xin概述 16*f0abc76dSxu xin==== 17*f0abc76dSxu xin 18*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin加到Linux内核。详见 ``mm/ksm.c`` 的实现,以及http://lwn.net/Articles/306704 20*f0abc76dSxu xin和https://lwn.net/Articles/330589 21*f0abc76dSxu xin 22*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin应用程序都是很有用的。 25*f0abc76dSxu xin 26*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin数以及两个过程之间的间隔时间。 30*f0abc76dSxu xin 31*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin享会被破坏: ksmd必须重新发现它们的身份并再次合并)。 34*f0abc76dSxu xin 35*f0abc76dSxu xin以madvise控制KSM 36*f0abc76dSxu xin================ 37*f0abc76dSxu xin 38*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin用来请求某块地址成为可能的合并候选者的地址空间:: 40*f0abc76dSxu xin 41*f0abc76dSxu xin int madvise(addr, length, MADV_MERGEABLE) 42*f0abc76dSxu xin 43*f0abc76dSxu xin应用程序当然也可以通过调用:: 44*f0abc76dSxu xin 45*f0abc76dSxu xin int madvise(addr, length, MADV_UNMERGEABLE) 46*f0abc76dSxu xin 47*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin失败,但更可能会唤醒OOM killer。 50*f0abc76dSxu xin 51*f0abc76dSxu xin如果KSM未被配置到正在运行的内核中,则madvise MADV_MERGEABLE 和 MADV_UNMERGEABLE 52*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin应用于从未标记为MADV_MERGEABLE的范围。 56*f0abc76dSxu xin 57*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xinDocumentation/admin-guide/sysctl/vm.rst)。 60*f0abc76dSxu xin 61*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin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*f0abc76dSxu xin内部结构,则可能会因EAGAIN而失败。 64*f0abc76dSxu xin 65*f0abc76dSxu xinKSM守护进程sysfs接口 66*f0abc76dSxu xin==================== 67*f0abc76dSxu xin 68*f0abc76dSxu xinKSM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*f0abc76dSxu xin只能由root用户写入。各接口解释如下: 70*f0abc76dSxu xin 71*f0abc76dSxu xin 72*f0abc76dSxu xinpages_to_scan 73*f0abc76dSxu xin ksmd进程进入睡眠前要扫描的页数。 74*f0abc76dSxu xin 例如, ``echo 100 > /sys/kernel/mm/ksm/pages_to_scan`` 75*f0abc76dSxu xin 76*f0abc76dSxu xin 默认值:100(该值被选择用于演示目的) 77*f0abc76dSxu xin 78*f0abc76dSxu xinsleep_millisecs 79*f0abc76dSxu xin ksmd在下次扫描前应休眠多少毫秒 80*f0abc76dSxu xin 例如, ``echo 20 > /sys/kernel/mm/ksm/sleep_millisecs`` 81*f0abc76dSxu xin 82*f0abc76dSxu xin 默认值:20(该值被选择用于演示目的) 83*f0abc76dSxu xin 84*f0abc76dSxu xinmerge_across_nodes 85*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin ``merge_across_nodes`` 后再将‘run’又设置为1,以根据新设置来重新合并。 93*f0abc76dSxu xin 94*f0abc76dSxu xin 默认值:1(如早期的发布版本一样合并跨站点) 95*f0abc76dSxu xin 96*f0abc76dSxu xinrun 97*f0abc76dSxu xin * 设置为0可停止ksmd运行,但保留合并页面, 98*f0abc76dSxu xin * 设置为1可运行ksmd,例如, ``echo 1 > /sys/kernel/mm/ksm/run`` , 99*f0abc76dSxu xin * 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*f0abc76dSxu xin 区域以供下次运行。 101*f0abc76dSxu xin 102*f0abc76dSxu xin 默认值:0(必须设置为1才能激活KSM,除非禁用了CONFIG_SYSFS) 103*f0abc76dSxu xin 104*f0abc76dSxu xinuse_zero_pages 105*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 的页面有效。 111*f0abc76dSxu xin 112*f0abc76dSxu xin 默认值:0(如同早期版本的KSM正常表现) 113*f0abc76dSxu xin 114*f0abc76dSxu xinmax_page_sharing 115*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 响,因为这些遍历本身是调度友好的。 123*f0abc76dSxu xin 124*f0abc76dSxu xinstable_node_chains_prune_millisecs 125*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 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*f0abc76dSxu xin 标准,那就没有什么用。 129*f0abc76dSxu xin 130*f0abc76dSxu xinKSM与MADV_MERGEABLE的工作有效性体现于 ``/sys/kernel/mm/ksm/`` 路径下的接口: 131*f0abc76dSxu xin 132*f0abc76dSxu xinpages_shared 133*f0abc76dSxu xin 表示多少共享页正在被使用 134*f0abc76dSxu xinpages_sharing 135*f0abc76dSxu xin 表示还有多少站点正在共享这些共享页,即节省了多少 136*f0abc76dSxu xinpages_unshared 137*f0abc76dSxu xin 表示有多少页是唯一的,但被反复检查以进行合并 138*f0abc76dSxu xinpages_volatile 139*f0abc76dSxu xin 表示有多少页因变化太快而无法放在tree中 140*f0abc76dSxu xinfull_scans 141*f0abc76dSxu xin 表示所有可合并区域已扫描多少次 142*f0abc76dSxu xinstable_node_chains 143*f0abc76dSxu xin 达到 ``max_page_sharing`` 限制的KSM页数 144*f0abc76dSxu xinstable_node_dups 145*f0abc76dSxu xin 重复的KSM页数 146*f0abc76dSxu xin 147*f0abc76dSxu xin比值 ``pages_sharing/pages_shared`` 的最大值受限制于 ``max_page_sharing`` 148*f0abc76dSxu xin的设定。要想增加该比值,则相应地要增加 ``max_page_sharing`` 的值。 149