Linux下如何配值HugePages。，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

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HugePages是通過使用大頁內(nèi)存來取代傳統(tǒng)的4kb內(nèi)存頁面，使得管理虛擬地址數(shù)變少，加快了從虛擬地址到物理地址的映射以及通過摒棄內(nèi)存頁面的換入換出以提高內(nèi)存的整體性能。尤其是對于8GB以上的內(nèi)存以及較大的Oracle SGA size，建議配值并使用HugePage特性。

基于x86_64 Linux下來描述如何配值 HugePages。

1、Hugepage的引入

操作系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的存取直接從物理內(nèi)存要比從磁盤讀寫數(shù)據(jù)要快的多，但是物理內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念。虛擬內(nèi)存就是為了滿足物理內(nèi)存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內(nèi)存，這部分磁盤空間Windows下稱之為虛擬內(nèi)存，Linux下被稱為交換空間(Swap Space)。

對于這個大內(nèi)存的管理(物理內(nèi)存+虛擬內(nèi)存)，大多數(shù)操作系統(tǒng)采用了分段或分頁的方式進行管理。分段是粗粒度的管理方式，而分頁則是細粒度管理方式，分頁方式可以避免內(nèi)存空間的浪費。相應地，也就存在內(nèi)存的物理地址與虛擬地址的概念。通過前面這兩種方式，CPU必須把虛擬地址轉(zhuǎn)換程物理內(nèi)存地址才能真正訪問內(nèi)存。為了提高這個轉(zhuǎn)換效率，CPU會緩存最近的虛擬內(nèi)存地址和物理內(nèi)存地址的映射關系，并保存在一個由CPU維護的映射表中。為了盡量提高內(nèi)存的訪問速度，需要在映射表中保存盡量多的映射關系。

linux的內(nèi)存管理采取的是分頁存取機制，為了保證物理內(nèi)存能得到充分的利用，內(nèi)核會按照LRU算法在適當?shù)臅r候?qū)⑽锢韮?nèi)存中不經(jīng)常使用的內(nèi)存頁自動交換到虛擬內(nèi)存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內(nèi)存。通常情況下，Linux默認情況下每頁是4K，這就意味著如果物理內(nèi)存很大，則映射表的條目將會非常多，會影響CPU的檢索效率。因為內(nèi)存大小是固定的，為了減少映射表的條目，可采取的辦法只有增加頁的尺寸。因此Hugepage便因此而來。也就是打破傳統(tǒng)的小頁面的內(nèi)存管理方式，使用大頁面2m,4m,16m等等。如此一來映射條目則明顯減少。如果系統(tǒng)有大量的物理內(nèi)存(大于8G)，則物理32位的操作系統(tǒng)還是64位的，都應該使用Hugepage。

二、hugepages相關概念

Page Table: page table也就是一種用于內(nèi)存管理的實現(xiàn)方式，用于物理地址到虛擬之間的映射。因此對于內(nèi)存的訪問，先是訪問Page Table，然后根據(jù)Page Table 中的映射關系，隱式的轉(zhuǎn)移到物理地址來存取數(shù)據(jù)。


TLB: Translation Lookaside Buffer (TLB) ，CPU中的一塊固定大小的cache，包含了部分page table的映射關系，用于快速實現(xiàn)虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。


hugetlb: hugetlb 是TLB中指向HugePage的一個entry(通常大于4k或預定義頁面大小)。 HugePage 通過hugetlb entries來實現(xiàn)，也可以理解為HugePage 是hugetlb page entry的一個句柄。


hugetlbfs: 一個類似于tmpfs的新的in-memory filesystem，在2.6內(nèi)核被提出。

三、Regular Pages 與 HugePages

a、Regular Pages

在下圖中有兩個不同的進程，兩個進程對于內(nèi)存的訪問是首先訪問本地的page table，而本地的page table又參照了system-wide table的page(也就是前面描述的TLB)，最終system-wide table中的entry指向了實際的物理地址。圖中物理地址page size大小4kb。也可以看到進程1和進程2在system-wide table中都指向了page2，也就是同一個物理地址。Oracle sga中共享內(nèi)存的使用會出現(xiàn)上述情形。

b、Huge Pages

在下圖中，本地的page table 與system page table中都包含了huge page屬性。因此page table中的任意一個page可能使用了常規(guī)的page，

也有可能使用了huge page。同樣進程1和進程2都共享了其中的Hpage2。圖中的物理內(nèi)存常規(guī)的page size是4kb，huge page size 是4mb。

四、 hugepage 優(yōu)點

對于較大的系統(tǒng)內(nèi)存以及sga，使用hugepage可以極大程度的提高Oracle數(shù)據(jù)庫性能。

a、Not swappable

無需交換。也就是不存在頁面由于內(nèi)存空間不足而存在換入換出的問題

b、Relief of TLB pressure

減輕TLB的壓力，也就是降低了cpu cache可緩存的地址映射壓力。由于使用了huge page，相同的內(nèi)存大小情況下，管理的虛擬地址數(shù)量變少。

TLB entry可以包含更多的地址空間，cpu的尋址能力相應的得到了增強。

c、Decreased page table overhead

降低page table負載，對于普通的page，每個entry需要64bytes進行管理，對于50gb的內(nèi)存，管理這些entry，需要800mb的大小

(50*1024*1024)kb/4kb*64bytes/1024/1024=800mb。

d、Eliminated page table lookup overhead

消除page table查找負載

e、Faster overall memory performance

提高內(nèi)存的整體性能

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