9.15.7. 仮想マシンでの huge page の使用

メモリーマッピングの効率を最適化するには、huge page の機能を理解する必要があります。標準的な 4Ki ブロックとは異なり、huge page はより大きなメモリーセグメントであり、Translation Lookaside Buffer (TLB) ハードウェアキャッシュへのトラッキング負荷を軽減します。

メモリーはページと呼ばれるブロックで管理されます。ほとんどのシステムでは、1 ページは 4Ki です。1Mi のメモリーは 256 ページに相当し、1Gi のメモリーは 25 万 6000 ページに相当します。CPU には、内蔵のメモリー管理ユニットがあり、ハードウェアでこのようなページリストを管理します。Translation Lookaside Buffer (TLB) は、仮想から物理へのページマッピングの小規模なハードウェアキャッシュのことです。ハードウェアの指示で渡された仮想アドレスが TLB にあれば、マッピングをすばやく決定できます。そうでない場合には、TLB ミスが発生し、システムは速度が遅く、ソフトウェアベースのアドレス変換にフォールバックされ、パフォーマンスの問題が発生します。TLB のサイズは固定されているため、TLB ミスの発生率を低減するには、ページサイズを拡大する以外に方法はありません。

huge page とは、4Ki より大きいメモリーページのことです。x86_64 アーキテクチャーでは、2Mi と 1Gi の 2 つが一般的な huge page サイズです。別のアーキテクチャーではサイズは異なります。huge page を使用するには、アプリケーションが認識できるようにコードを書き込む必要があります。Transparent huge page (THP) は、アプリケーションによる認識なしに、huge page の管理を自動化しようとしますが、制約があります。特に、ページサイズは 2Mi に制限されます。THP では、THP のデフラグが原因で、メモリー使用率が高くなり、断片化が起こり、パフォーマンスの低下につながり、メモリーページがロックされてしまう可能性があります。このような理由から、アプリケーションは THP ではなく、事前割り当て済みの huge page を使用するように設計または推奨される場合があります。

OpenShift Virtualization では、事前に割り当てられた huge page を使用できるように仮想マシンを設定できます。