第 7 章 KSM
共享内存的概念在现代操作系统中很常见。例如，当程序首次启动时，它会与父程序共享其所有内存。当子程序尝试修改此内存时，内核会分配一个新的内存区域，复制原始内容并允许程序修改这个新区域。这被称为 write（写时）的 copy。
KSM 是一种新的 Linux 功能，以相反地使用此概念。KSM 使内核能够检查两个或多个已运行程序并比较它们的内存。如果任何内存区域或页面相同，则 KSM 会将多个相同内存页减至单个页面。然后，这个页会在 write 上标记为副本。如果 guest 虚拟机修改了页面的内容，则会为该 guest 虚拟机创建一个新页面。
这对于使用 KVM 进行虚拟化非常有用。当客户机虚拟机启动时，它只会从父
qemu-kvm 进程中继承内存。客户机虚拟机运行后，可以在客户机运行相同操作系统或应用程序时，客户机虚拟机操作系统镜像的内容可以共享。
注意
页面重复数据删除技术（由 KSM 实施也使用）可能会引入侧信道，这些通道可能会用于泄漏多个客户机中的信息。如果出现这种情况，可以基于每个虚拟机禁用 KSM。
KSM 提供增强的内存速度和利用率。通过 KSM，通用进程数据存储在缓存或主内存中。这可减少 KVM 客户机的缓存丢失，从而可提高某些应用程序和操作系统的性能。其次，共享内存可减少客户机的总内存用量，从而可以增加密度并增加资源的利用率。
注意
从 Red Hat Enterprise Linux 6.5 开始，KSM 是 NUMA 感知功能。这样，它在合并页面时可以考虑 NUMA 本地性，从而避免与将页面移动到远程节点中的页面相关的性能下降。红帽建议在使用 KSM 时避免多节点内存合并。如果使用 KSM，将
/sys/kernel/mm/ksm/merge_across_nodes 可调项改为 0，以避免在 NUMA 节点间合并页面。内核内存核算统计最终可在大量跨节点合并后相互冲突。因此，numad 在 KSM 守护进程合并大量内存后可能会变得混乱。如果您的系统有大量可用内存，可以通过关闭和禁用 KSM 守护进程来获得更高的性能。有关 NUMA 的更多信息，请参阅 Red Hat Enterprise Linux 性能调优指南。
Red Hat Enterprise Linux 使用两种单独的方法来控制 KSM：
ksm服务启动并停止 KSM 内核线程。ksmtuned服务控制并调整ksm，动态管理同一页面合并。ksmtuned服务启动ksm，并在不需要内存共享时停止ksm服务。ksmtuned服务必须使用retune参数告知在创建或销毁新客户机时运行。
这两个服务都使用标准服务管理工具进行控制。
KSM 服务
ksm 服务包含在 qemu-kvm 软件包中。在 Red Hat Enterprise Linux 6 中默认禁用 KSM。但是，当使用 Red Hat Enterprise Linux 6 作为 KVM 主机物理机器时，它可能会被 ksm/ksmtuned 服务打开。
如果没有启动
ksm 服务，则 KSM 仅共享 2000 个页面。这个默认值较低，并提供有限的内存保存优势。
启动
ksm 服务后，KSM 将最多共享主机物理机器系统主内存的一半。启动 ksm 服务，使 KSM 能够共享更多内存。
# service ksm start Starting ksm: [ OK ]
ksm 服务可以添加到默认启动序列中。使用 chkconfig 命令使 ksm 服务持久。
# chkconfig ksm on
KSM 调整服务
ksmtuned 服务没有任何选项。ksmtuned 服务循环并调整 ksm。当客户机虚拟机被创建或销毁时，libvirt 会通知 ksmtuned 服务。
# service ksmtuned start Starting ksmtuned: [ OK ]
可以使用
retune 参数调整 ksmtuned 服务。retune 参数指示 ksmtuned 手动运行调整功能。
在更改文件中的参数前，需要说明几个术语：
thres- 激活阈值，单位为字节。当把thres值添加到所有qemu-kvm进程 RSZ 超过总系统内存时，会触发 KSM 周期。这个参数在KSM_THRES_COEF中定义的百分比的 kbytes 中相同。
/etc/ksmtuned.conf 文件是 ksmtuned 服务的配置文件。以下文件输出是默认的 ksmtuned.conf 文件。
# Configuration file for ksmtuned. # How long ksmtuned should sleep between tuning adjustments # KSM_MONITOR_INTERVAL=60 # Millisecond sleep between ksm scans for 16Gb server. # Smaller servers sleep more, bigger sleep less. # KSM_SLEEP_MSEC=10 # KSM_NPAGES_BOOST is added to thenpagesvalue, whenfree memoryis less thanthres. # KSM_NPAGES_BOOST=300 # KSM_NPAGES_DECAY Value given is subtracted to thenpagesvalue, whenfree memoryis greater thanthres. # KSM_NPAGES_DECAY=-50 # KSM_NPAGES_MIN is the lower limit for thenpagesvalue. # KSM_NPAGES_MIN=64 # KSM_NAGES_MAX is the upper limit for thenpagesvalue. # KSM_NPAGES_MAX=1250 # KSM_TRES_COEF - is the RAM percentage to be calculated in parameterthres. # KSM_THRES_COEF=20 # KSM_THRES_CONST - If this is a low memory system, and thethresvalue is less thanKSM_THRES_CONST, then resetthresvalue toKSM_THRES_CONSTvalue. # KSM_THRES_CONST=2048 # uncomment the following to enable ksmtuned debug information # LOGFILE=/var/log/ksmtuned # DEBUG=1
KSM 变量和监控
KSM 将监控数据存储在 /sys/kernel/mm/ksm/ 目录中。这个目录中的文件由内核更新，是 KSM 使用和统计数据的准确记录。
以下列表中的变量也是
/etc/ksmtuned.conf 文件中的可配置变量，如下所示。
/sys/kernel/mm/ksm/ 文件
- full_scans
- 完整扫描运行.
- pages_shared
- 共享的总页面。
- pages_sharing
- 现已共享的页面.
- pages_to_scan
- 页面未扫描。
- pages_unshared
- 页面不再共享。
- pages_volatile
- 易失性页面的数量。
- run
- KSM 进程是否在运行。
- sleep_millisecs
- sleep 毫秒.
如果
DEBUG=1 行添加到 /etc/ksmtuned.conf 文件中，则 KSM 调整活动将存储在 /var/log/ksmtuned 日志文件中。日志文件位置可使用 LOGFILE 参数更改。不建议更改日志文件位置，可能需要特殊配置 SELinux 设置。
取消激活 KSM
KSM 具有性能开销，对于某些环境或主机物理机器系统来说可能太大。
通过停止
ksmtuned 和 ksm 服务可停用 KSM。停止服务会停用 KSM，但重启后不会保留。
# service ksmtuned stop Stopping ksmtuned: [ OK ] # service ksm stop Stopping ksm: [ OK ]
使用 chkconfig 命令永久取消激活 KSM。要关闭服务，请运行以下命令：
# chkconfig ksm off # chkconfig ksmtuned off
重要
确保交换大小足以用于提交的 RAM，即使是 KSM。KSM 可减少相同或类似虚拟机的 RAM 使用量。可能会在没有足够 swap 空间的情况下使用 KSM 过量使用客户机，但不建议使用，因为客户机虚拟机内存使用可能会导致页面变得不共享。
