0001 .. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst
0002
0003 :Original: Documentation/admin-guide/mm/ksm.rst
0004
0005 :翻译:
0006
0007 徐鑫 xu xin <xu.xin16@zte.com.cn>
0008
0009
0010 ============
0011 内核同页合并
0012 ============
0013
0014
0015 概述
0016 ====
0017
0018 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
0019 加到Linux内核。详见 ``mm/ksm.c`` 的实现，以及http://lwn.net/Articles/306704
0020 和https://lwn.net/Articles/330589
0021
0022 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
0023 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
0024 应用程序都是很有用的。
0025
0026 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
0027 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：
0028 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
0029 数以及两个过程之间的间隔时间。
0030
0031 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
0032 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
0033 享会被破坏: ksmd必须重新发现它们的身份并再次合并）。
0034
0035 以madvise控制KSM
0036 ================
0037
0038 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
0039 用来请求某块地址成为可能的合并候选者的地址空间::
0040
0041 int madvise(addr, length, MADV_MERGEABLE)
0042
0043 应用程序当然也可以通过调用::
0044
0045 int madvise(addr, length, MADV_UNMERGEABLE)
0046
0047 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：
0048 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
0049 失败，但更可能会唤醒OOM killer。
0050
0051 如果KSM未被配置到正在运行的内核中，则madvise MADV_MERGEABLE 和 MADV_UNMERGEABLE
0052 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
0053 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
0054 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
0055 应用于从未标记为MADV_MERGEABLE的范围。
0056
0057 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，
0058 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
0059 Documentation/admin-guide/sysctl/vm.rst）。
0060
0061 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
0062 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
0063 内部结构，则可能会因EAGAIN而失败。
0064
0065 KSM守护进程sysfs接口
0066 ====================
0067
0068 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
0069 只能由root用户写入。各接口解释如下：
0070
0071
0072 pages_to_scan
0073 ksmd进程进入睡眠前要扫描的页数。
0074 例如， ``echo 100 > /sys/kernel/mm/ksm/pages_to_scan``
0075
0076 默认值：100（该值被选择用于演示目的）
0077
0078 sleep_millisecs
0079 ksmd在下次扫描前应休眠多少毫秒
0080 例如， ``echo 20 > /sys/kernel/mm/ksm/sleep_millisecs``
0081
0082 默认值：20（该值被选择用于演示目的）
0083
0084 merge_across_nodes
0085 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
0086 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
0087 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
0088 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
0089 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
0090 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
0091 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
0092 ``merge_across_nodes`` 后再将‘run’又设置为1，以根据新设置来重新合并。
0093
0094 默认值：1（如早期的发布版本一样合并跨站点）
0095
0096 run
0097 * 设置为0可停止ksmd运行，但保留合并页面，
0098 * 设置为1可运行ksmd，例如， ``echo 1 > /sys/kernel/mm/ksm/run`` ，
0099 * 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
0100 区域以供下次运行。
0101
0102 默认值：0（必须设置为1才能激活KSM，除非禁用了CONFIG_SYSFS）
0103
0104 use_zero_pages
0105 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，
0106 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
0107 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，
0108 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
0109 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
0110 的页面有效。
0111
0112 默认值：0（如同早期版本的KSM正常表现）
0113
0114 max_page_sharing
0115 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
0116 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
0117 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
0118 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
0119 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，
0120 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。
0121 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
0122 响，因为这些遍历本身是调度友好的。
0123
0124 stable_node_chains_prune_millisecs
0125 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
0126 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
0127 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``
0128 标准，那就没有什么用。
0129
0130 KSM与MADV_MERGEABLE的工作有效性体现于 ``/sys/kernel/mm/ksm/`` 路径下的接口：
0131
0132 pages_shared
0133 表示多少共享页正在被使用
0134 pages_sharing
0135 表示还有多少站点正在共享这些共享页，即节省了多少
0136 pages_unshared
0137 表示有多少页是唯一的，但被反复检查以进行合并
0138 pages_volatile
0139 表示有多少页因变化太快而无法放在tree中
0140 full_scans
0141 表示所有可合并区域已扫描多少次
0142 stable_node_chains
0143 达到 ``max_page_sharing`` 限制的KSM页数
0144 stable_node_dups
0145 重复的KSM页数
0146
0147 比值 ``pages_sharing/pages_shared`` 的最大值受限制于 ``max_page_sharing``
0148 的设定。要想增加该比值，则相应地要增加 ``max_page_sharing`` 的值。
