玩轉(zhuǎn)KVM：聊聊KSM內(nèi)存合并
KVM的KSM技術(shù)介紹
共享內(nèi)存的概念在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中很常用了，比如，一個程序啟動時會與父進(jìn)程共用它的全部內(nèi)存。但子或父進(jìn)程需要修改共享內(nèi)存的時候，linux便再分配新內(nèi)存，然后copy原區(qū)域內(nèi)容到新內(nèi)存。這個過程就叫copy on write。
而KSM是linux的新屬性，它做的東西剛好與共享內(nèi)存相反。 當(dāng)linux啟用了KSM之后，KSM會檢查多個運(yùn)行中的進(jìn)程，并比對它們的內(nèi)存。如果任何區(qū)域或者分頁是一樣的，KSM就會毫不猶豫地合并他們成一個分頁。 那么新分頁也是被標(biāo)記成copy on write。如果VM要修改內(nèi)存的話，那么linux就會分配新的內(nèi)存給這個VM。
KSM技術(shù)應(yīng)用場景
了解了KSM技術(shù)后，覺得KSM可以在KVM大有作為哦。
優(yōu)點(diǎn)：
a. 一個VM啟動，則只繼承了父進(jìn)程(qemu-kvm)的內(nèi)存。一臺VM的內(nèi)存，可以讓相同操作系統(tǒng)或者運(yùn)行相同應(yīng)用的VM共享。
b. 當(dāng)開啟了KSM，常用的進(jìn)程數(shù)據(jù)存在緩存和主內(nèi)存中。這樣可以減少VM的緩存未***，同時也提高了VM性能。
c. 共享內(nèi)存降低了VM的總體內(nèi)存使用率，從而允許更高的密度和更大的資源利用率。
當(dāng)然每種技術(shù)都有局限性的，不同場景下，它的缺點(diǎn)也暴露無疑。
a. 利用KSM使內(nèi)存超用。這會導(dǎo)致消耗一定的計算資源用于內(nèi)存掃描，加重了CPU的消耗。內(nèi)存超用，使得頻繁地使用swap交互，導(dǎo)致VM性能下降。
b. KSM使用了邊通道(side channels)，可能存在泄露客戶信息的潛在風(fēng)險。為此就要考慮在VM上關(guān)閉KSM。
所以總結(jié)一下應(yīng)用的場景：
a. 生產(chǎn)環(huán)境慎用，應(yīng)急時可開啟。
b. 測試環(huán)境建議使用。
c. 桌面虛擬化環(huán)境建議使用，但要注意內(nèi)存使用情況。
KSM技術(shù)實(shí)踐
Linux的2.6.32 內(nèi)核中新增了 KSM(Kernel Samepage Merging)，在CentOS 6和Fedora 16中，KSM默認(rèn)是打開的。而debian和ubuntu默認(rèn)是沒有這個服務(wù)的。 KSM通過兩個服務(wù)：ksmd和ksmtuned實(shí)現(xiàn)，管理員應(yīng)該判斷他們的環(huán)境并決定保持KSM處于運(yùn)行狀態(tài)還是關(guān)閉它。
1. 對centos6系統(tǒng)來說，在沒有開啟KSM時就能夠滿足虛擬機(jī)的內(nèi)存需求，那么***關(guān)閉KSM。關(guān)閉的方法如下：
- chkconfig ksmd off
- chkconfig ksmtuned off
- service ksmd off
- service ksmtuned off
2. 而ubuntu默認(rèn)沒有KSM服務(wù)， 如果需要使用則安裝ksmtuned服務(wù)
- sudo apt-get install ksmtuned
- service ksmtuned start
3. 查看KSM運(yùn)行情況
在/sys/kernel/mm/ksm目錄下，
pages_to_scan： ksmd睡眠前需要掃描多少分頁(默認(rèn)是100)。
sleep_millisecs ：文件定義執(zhí)行另一次頁面掃描前 ksmd 休眠的毫秒數(shù)。
max_kernel_pages ：文件定義 ksmd 可以使用的***頁面數(shù)(默認(rèn)值是可用內(nèi)存的 25%，但可以寫入一個 0 來指定為***)。
pages_to_scan ：文件定義一次給定掃描中可以掃描的頁面數(shù)。任何用戶都可以查看。這些文件，但是用戶必須擁有根權(quán)限才能修改它們。
full_scans ：文件表明已經(jīng)執(zhí)行的全區(qū)域掃描的次數(shù)。
pages_shared：KSM 正在使用的不可交換的內(nèi)核頁面的數(shù)量。
pages_sharing：一個內(nèi)存存儲指示。 多少節(jié)點(diǎn)被共享并且多少被保存。
pages_unshared：為合并而重復(fù)檢查的惟一頁面的數(shù)量。
pages_volatile：頻繁改變的頁面的數(shù)量。
max_page_sharing: 每個分頁能運(yùn)行共享的次數(shù)。
merge_across_nodes： 是否指定多個numa節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存進(jìn)行合并。
run ：設(shè)置ksm屬性的狀態(tài)。
use_zero_pages ： 是否合并空白分頁，默認(rèn)關(guān)閉。
4. KSM設(shè)置
即然上面對KSM的作用進(jìn)行了了解，那么如何在使用KSM時進(jìn)行調(diào)優(yōu)呢?
KSM的參數(shù)可以在/etc/ksmtuned.conf文件中調(diào)整。其默認(rèn)參數(shù)如下：
以下是對于該參數(shù)的具體解釋：
KSM_MONITOR_INTERVAL表示ksm每次內(nèi)存掃描的時間;
KSM_SLEEP_MSEC表示每次掃描休息的間隔時間(最小值為10)，KSM掃描會占用一些CPU的開銷，所以當(dāng)KVM虛擬機(jī)數(shù)量或者應(yīng)用軟件較少時可以調(diào)整KSM_SLEEP_MSEC至一個較大的值，反之則設(shè)置較小的值;同時當(dāng)Hypervisor里面的虛擬機(jī)的內(nèi)存調(diào)優(yōu)到達(dá)一個穩(wěn)定狀態(tài)，也可以根據(jù)情況把這個參數(shù)調(diào)小節(jié)省CPU的開銷;
KSM_THRES_COEF表示臨界值系數(shù);
KSM_THRES_CONST表示臨界值常量;
KSM_NPAGES_BOOST表示內(nèi)存頁合并增加數(shù)量;
KSM_NPAGES_DECAY表示內(nèi)存頁合并減少數(shù)量;
KSM_NPAGES_MIN表示內(nèi)存頁合并最小值;
KSM_NPAGES_MAX表示內(nèi)存頁合并***值;
LOGFILE表示ksmtuned的日志存放路徑，建議使用默認(rèn)路徑;
DEBUG取消注釋才生效，建議使用默認(rèn)值。
5. 對vm的設(shè)置
在kvm環(huán)境中，可以選擇VM是否允許內(nèi)存合并。
為了保護(hù)客戶的信息不泄露，一般我們還是會關(guān)閉KSM。步驟很簡單，修改VM的xml：
- <memoryBacking>
- <nosharepages/>
- </memoryBacking>
