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虚拟机使用Hugepage(大页)

2017年04月04日

背景知识

x86架构中,如果对内存管理模型有一定了解,会知道内存页支持多种格式。
通常默认情况下是4K页

也支持Hugepage(大页),比如2M

使用Hugepage的好处:
1.提高TLB效能
2.减少页表占存,提高检索效率
3.非Swap内存,减少内存置换,提高效率

虚拟机开启大页步骤

1.主机设置

在linux中可以通过hugetlbfs使用hugepage
hugetlbfs是一个虚拟文件系统,它运行在内核层,不与磁盘空间相对应。
如果需要使用hugetlbfs,则需要在编译Linux内核的时候在file system这个配置栏中勾选CONFIG_HUGETLB_PAGE和CONFIG_HUGETLBFS选项(如果勾选了CONFIG_HUGETLB_PAGE则CONFIG_HUGETLBFS会自动勾选)。
内核编译完成并启动操作系统以后,将hugetlbfs文件系统挂载到特定的目录(不同的发行版目录可能不一样,Red Hat一般mount在/dev/hugepages)

输入需要使用的hugepages的数量 (注意:这里是指的大页的个数) sysctl vm.nr_hugepages=1024

2.创建虚拟机

这里使用virsh创建虚拟机
在xml中增加如下部分:

<memoryBacking>
  <hugepages/>
</memoryBacking>

想详细设置具体可以参考官网
如,可以设置guestos中特定numa节点的大页使用情况:

3.原理一探

通过下述方式

<memoryBacking> s
  <hugepages/>
</memoryBacking>

使用大页,传给qemu的多了如下参数:

-mem-prealloc -mem-path /dev/hugepages/libvirt/qemu

通过下述方式

使用大页,传给qemu的多了如下参数:

(其实使用了qemu的object对象)

最终其实是调用的file_ram_alloc方法实现的大页分配
这里不详细分析代码流程了,附上调用栈

file_ram_alloc其实就是在mem-path下使用mkstemp申请了固定容量的空间
而我们知道mem-path下挂载的是hugelbfs这一虚拟机文件系统
也就是说在预占的大页中分配容量