Linux中的“大内存页”(hugepage)是个什么?

系统 Linux
本文中我们会详细介绍大内存页,让你能够回答:Linux 中的“大内存页”是什么?在 RHEL6、RHEL7、Ubuntu 等 Linux 中,如何启用/禁用“大内存页”?如何查看“大内存页”的当前值?

Linux中的“大内存页”(hugepage)是个什么?

学习 Linux 中的大内存页hugepage。理解什么是“大内存页”,如何进行配置,如何查看当前状态以及如何禁用它。

本文中我们会详细介绍大内存页huge page,让你能够回答:Linux 中的“大内存页”是什么?在 RHEL6、RHEL7、Ubuntu 等 Linux 中,如何启用/禁用“大内存页”?如何查看“大内存页”的当前值?

首先让我们从“大内存页”的基础知识开始讲起。

Linux 中的“大内存页”是个什么玩意?

“大内存页”有助于 Linux 系统进行虚拟内存管理。顾名思义,除了标准的 4KB 大小的页面外,它们还能帮助管理内存中的巨大的页面。使用“大内存页”,你***可以定义 1GB 的页面大小。

在系统启动期间,你能用“大内存页”为应用程序预留一部分内存。这部分内存,即被“大内存页”占用的这些存储器永远不会被交换出内存。它会一直保留其中,除非你修改了配置。这会极大地提高像 Oracle 数据库这样的需要海量内存的应用程序的性能。

为什么使用“大内存页”?

在虚拟内存管理中,内核维护一个将虚拟内存地址映射到物理地址的表,对于每个页面操作,内核都需要加载相关的映射。如果你的内存页很小,那么你需要加载的页就会很多,导致内核会加载更多的映射表。而这会降低性能。

使用“大内存页”,意味着所需要的页变少了。从而大大减少由内核加载的映射表的数量。这提高了内核级别的性能最终有利于应用程序的性能。

简而言之,通过启用“大内存页”,系统具只需要处理较少的页面映射表,从而减少访问/维护它们的开销!

如何配置“大内存页”?

运行下面命令来查看当前“大内存页”的详细内容。

  1. root@kerneltalks # grep Huge /proc/meminfo
  2. AnonHugePages: 0 kB
  3. HugePages_Total: 0
  4. HugePages_Free: 0
  5. HugePages_Rsvd: 0
  6. HugePages_Surp: 0
  7. Hugepagesize: 2048 kB

从上面输出可以看到,每个页的大小为 2MB(Hugepagesize),并且系统中目前有 0 个“大内存页”(HugePages_Total)。这里“大内存页”的大小可以从 2MB 增加到 1GB

运行下面的脚本可以知道系统当前需要多少个巨大页。该脚本取之于 Oracle。

  1. #!/bin/bash
  2. #
  3. # hugepages_settings.sh
  4. #
  5. # Linux bash script to compute values for the
  6. # recommended HugePages/HugeTLB configuration
  7. #
  8. # Note: This script does calculation for all shared memory
  9. # segments available when the script is run, no matter it
  10. # is an Oracle RDBMS shared memory segment or not.
  11. # Check for the kernel version
  12. KERN=`uname -r | awk -F. '{ printf("%d.%d\n",$1,$2); }'`
  13. # Find out the HugePage size
  14. HPG_SZ=`grep Hugepagesize /proc/meminfo | awk {'print $2'}`
  15. # Start from 1 pages to be on the safe side and guarantee 1 free HugePage
  16. NUM_PG=1
  17. # Cumulative number of pages required to handle the running shared memory segments
  18. for SEG_BYTES in `ipcs -m | awk {'print $5'} | grep "[0-9][0-9]*"`
  19. do
  20. MIN_PG=`echo "$SEG_BYTES/($HPG_SZ*1024)" | bc -q`
  21. if [ $MIN_PG -gt 0 ]; then
  22. NUM_PG=`echo "$NUM_PG+$MIN_PG+1" | bc -q`
  23. fi
  24. done
  25. # Finish with results
  26. case $KERN in
  27. '2.4') HUGETLB_POOL=`echo "$NUM_PG*$HPG_SZ/1024" | bc -q`;
  28. echo "Recommended setting: vm.hugetlb_pool = $HUGETLB_POOL" ;;
  29. '2.6' | '3.8' | '3.10' | '4.1' ) echo "Recommended setting: vm.nr_hugepages = $NUM_PG" ;;
  30. *) echo "Unrecognized kernel version $KERN. Exiting." ;;
  31. esac
  32. # End

将它以 hugepages_settings.sh 为名保存到 /tmp 中,然后运行之:

  1. root@kerneltalks # sh /tmp/hugepages_settings.sh
  2. Recommended setting: vm.nr_hugepages = 124

你的输出类似如上结果,只是数字会有一些出入。

这意味着,你系统需要 124 个每个 2MB 的“大内存页”!若你设置页面大小为 4MB,则结果就变成了 62。你明白了吧?

配置内核中的“大内存页”

本文***一部分内容是配置上面提到的 内核参数 ,然后重新加载。将下面内容添加到 /etc/sysctl.conf 中,然后输入 sysctl -p 命令重新加载配置。

  1. vm.nr_hugepages=126

注意我们这里多加了两个额外的页,因为我们希望在实际需要的页面数量之外多一些额外的空闲页。

现在,内核已经配置好了,但是要让应用能够使用这些“大内存页”还需要提高内存的使用阀值。新的内存阀值应该为 126 个页 x 每个页 2 MB = 252 MB,也就是 258048 KB。

你需要编辑 /etc/security/limits.conf 中的如下配置:

  1. soft memlock 258048
  2. hard memlock 258048

某些情况下,这些设置是在指定应用的文件中配置的,比如 Oracle DB 就是在 /etc/security/limits.d/99-grid-oracle-limits.conf 中配置的。

这就完成了!你可能还需要重启应用来让应用来使用这些新的巨大页。

如何禁用“大内存页”?

“大内存页”默认是开启的。使用下面命令来查看“大内存页”的当前状态。

  1. root@kerneltalks# cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
  2. [always] madvise never

输出中的 [always] 标志说明系统启用了“大内存页”。

若使用的是基于 RedHat 的系统,则应该要查看的文件路径为 /sys/kernel/mm/redhat_transparent_hugepage/enabled

若想禁用“大内存页”,则在 /etc/grub.conf 中的 kernel 行后面加上 transparent_hugepage=never,然后重启系统。 

责任编辑:庞桂玉 来源: Linux中国
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