Documentation/translations/zh_CN/admin-guide/mm/ksm.rst

   1 .. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst
   2
   3 :Original: Documentation/admin-guide/mm/ksm.rst
   4
   5 :翻译:
   6
   7   徐鑫 xu xin <xu.xin16@zte.com.cn>
   8
   9
  10 ============
  11 内核同页合并
  12 ============
  13
  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。