KVM的KSM技術介紹

共享內存的概念在現代操作系統中很常用了，比如，一個程序啟動時會與父進程共用它的全部內存。但子或父進程需要修改共享內存的時候，linux便再分配新內存，然后copy原區域內容到新內存。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存相反。 當linux啟用了KSM之后，KSM會檢查多個運行中的進程，并比對它們的內存。如果任何區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記成copy on write。如果VM要修改內存的話，那么linux就會分配新的內存給這個VM。

KSM技術應用場景

了解了KSM技術后，覺得KSM可以在KVM大有作為哦。

優點：

a. 一個VM啟動，則只繼承了父進程(qemu-kvm)的內存。一臺VM的內存，可以讓相同操作系統或者運行相同應用的VM共享。

b. 當開啟了KSM，常用的進程數據存在緩存和主內存中。這樣可以減少VM的緩存未命中，同時也提高了VM性能。

c. 共享內存降低了VM的總體內存使用率，從而允許更高的密度和更大的資源利用率。

當然每種技術都有局限性的，不同場景下，它的缺點也暴露無疑。

a. 利用KSM使內存超用。這會導致消耗一定的計算資源用于內存掃描，加重了CPU的消耗。內存超用，使得頻繁地使用swap交互，導致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險。為此就要考慮在VM上關閉KSM。

所以總結一下應用的場景：

a. 生產環境慎用，應急時可開啟。

b. 測試環境建議使用。

c. 桌面虛擬化環境建議使用，但要注意內存使用情況。

KSM技術實踐

Linux的2.6.32 內核中新增了 KSM(Kernel Samepage Merging)，在CentOS 6和Fedora 16中，KSM默認是打開的。而debian和ubuntu默認是沒有這個服務的。 KSM通過兩個服務：ksmd和ksmtuned實現，管理員應該判斷他們的環境并決定保持KSM處于運行狀態還是關閉它。

1. 對centos6系統來說，在沒有開啟KSM時就能夠滿足虛擬機的內存需求，那么最好關閉KSM。關閉的方法如下：

chkconfig ksmd off 
chkconfig ksmtuned off 
service ksmd off 
service ksmtuned off 

2. 而ubuntu默認沒有KSM服務， 如果需要使用則安裝ksmtuned服務

sudo apt-get install ksmtuned 
service ksmtuned start 

3. 查看KSM運行情況

在/sys/kernel/mm/ksm目錄下，

pages_to_scan： ksmd睡眠前需要掃描多少分頁(默認是100)。

sleep_millisecs ：文件定義執行另一次頁面掃描前 ksmd 休眠的毫秒數。

max_kernel_pages ：文件定義 ksmd 可以使用的大頁面數(默認值是可用內存的 25%，但可以寫入一個 0 來指定為無限)。

pages_to_scan ：文件定義一次給定掃描中可以掃描的頁面數。任何用戶都可以查看。這些文件，但是用戶必須擁有根權限才能修改它們。

full_scans ：文件表明已經執行的全區域掃描的次數。

pages_shared：KSM 正在使用的不可交換的內核頁面的數量。

pages_sharing：一個內存存儲指示。 多少節點被共享并且多少被保存。

pages_unshared：為合并而重復檢查的惟一頁面的數量。

pages_volatile：頻繁改變的頁面的數量。

max_page_sharing: 每個分頁能運行共享的次數。

merge_across_nodes： 是否指定多個numa節點的內存進行合并。

run ：設置ksm屬性的狀態。

use_zero_pages ： 是否合并空白分頁，默認關閉。

4. KSM設置

即然上面對KSM的作用進行了了解，那么如何在使用KSM時進行調優呢?

KSM的參數可以在/etc/ksmtuned.conf文件中調整。其默認參數如下：

以下是對于該參數的具體解釋：

KSM_MONITOR_INTERVAL表示ksm每次內存掃描的時間;

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KVM虛擬機數量或者應用軟件較少時可以調整KSM_SLEEP_MSEC至一個較大的值，反之則設置較小的值;同時當Hypervisor里面的虛擬機的內存調優到達一個穩定狀態，也可以根據情況把這個參數調小節省CPU的開銷;

KSM_THRES_COEF表示臨界值系數;

KSM_THRES_CONST表示臨界值常量;

KSM_NPAGES_BOOST表示內存頁合并增加數量;

KSM_NPAGES_DECAY表示內存頁合并減少數量;

KSM_NPAGES_MIN表示內存頁合并最小值;

KSM_NPAGES_MAX表示內存頁合并大值;

LOGFILE表示ksmtuned的日志存放路徑，建議使用默認路徑;

DEBUG取消注釋才生效，建議使用默認值。

5. 對vm的設置

在kvm環境中，可以選擇VM是否允許內存合并。

為了保護客戶的信息不泄露，一般我們還是會關閉KSM。步驟很簡單，修改VM的xml：

<memoryBacking> 
<nosharepages/> 
</memoryBacking> 

文章題目：玩轉KVM: 聊聊KSM內存合并
瀏覽路徑：http://www.js-pz168.com/news19/99469.html

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