KVM内存管理（二）—— KSM简介

简介：

    cow：copy on write，也就是写时复制。这是一种内存共享技术，在linux中当使用fork 函数创建一个进程时，子进程和父进程共享全部的内存，当这片共享的内存区域被进程试图修改的时候，内核会分配一块新的内存区域，并将被试图修改的共享内存区域复制到新的内存区域上，然后再让进程去修改内存区域。

    ksm：kernel SamePage Merging。 ksm让内核扫描正在运行中的所有程序，并比较它们的内存，如果发现它们的内存页有相同的，那么就把它们相同的内存页合并为一个内存页，并将其标识为“写时复制”，当标识为“写时复制”的内存页需要被修改时，内核就为其分配新的内存空间，并复制内存页到新的空间，在新的内存空间上进行修改。

    ksm设计初衷就是为了给虚拟化节约内存的，因为如果客户机都使用相同的系统和运行类似的程序，那么每个客户机进程就会有很大一部分的内存页是相同的，这时候使用ksm技术就能大大降低内存的使用率。也方便kvm内存的过载使用，传说有人在16G内存的机器上，成功运行52个1G内存的xp客户机。

    所以ksm的优点显而易见，但是它的缺点也是很明显的。ksm需要扫描相同的内存页，这就带来了开销，而且ksm自身也需要占用内存，当机器运行的程序没有什么耦合度的话，那么ksm不见得能提升内存效率。而且使用ksm还需要保证足够的内存交换空间，因为我们把多个内存页合并为一个，当内存耗尽，而恰好有内存页需要修改时，此时内存就溢出了，所以需要swap交换空间过渡下。

ksm的使用：

    内核的ksm守护进程时ksmd，我们可以通过修改/sys/kernel/mm/ksm/下的ksmd参数来对其进行配置，它的参数有如下几种（参考https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/ksm.txt）：

        full_scans：对可合并的内存区域扫描过的次数。

        merge_across_nodes： 在NUMA架构的平台上，是否允许跨节点（node）合并内存页。

        pages_shared：记录合并后共有多少内存页。

        pages_sharing：记录有多少内存页正在使用被合并的共享页，不包括合并的内存页本身。

        pages_to_scan：ksmd进程休眠前扫描的内存页个数。

        pages_unshared：因为没有重复内容而不能被合并的内存页数量

        pages_volatile：因为内容很容易变化而不能被合并的内存页数量

       sleep_millisecs： ksmd进程休眠的时间（单位：毫秒）

        run：是否开启ksm

            0：表示停止ksmd但保持它已经合并的内存页

            1：运行ksmd

            2：停止ksmd并分离已合并的内存页

 

pages_sharing 的值越大，说明KSM节省的内存越多，KSM效果越好。

pages_sharing 除以 pages_shared 得到的值越大，说明内存页重复的次数越多，KSM效率越高。

pages_unshared 除以 pages_sharing 得到的值越大，说明不能合并的内存页越多，KSM效率越低。

 

Redhat 系列系统有提供了两个服务ksm和ksmtuned，动态调节KSM的运行情况。

而ubuntu默认没有KSM服务， 如果需要使用则安装ksmtuned服务

 

ksm：操作ksmd的功能，也就是利用这个脚本可以echo “$num" >/sys/kernel/mm/ksm/PARAMATER

ksmtuned：可以智能地判断什么时候该开启ksmd什么时候该关闭并调节ksmd参数的程序，其配置文件为/etc/ksmtuned.conf