Linux 系统如何进行大页面配置

在 Linux 中，物理内存是以页为单位来管理的。页的大小为 4096 字节。 1MB 的内存能划分为 256 页； 1GB 则等同于 256000 页。 CPU 中有一个内置的内存管理单元，用于存储这些页的列表，每页都有一个对应的入口。在这种情况下，内存管理单元的大小决定了服务器能使用的最大内存大小。

如果为服务器分配的内存远大于现有内存管理单元能管理的量，则会造成内存的浪费。 CentOS 6 中为解决这个问题，使用了大页面的方式。简单来说，大页面即大小为 2MB 或者 1GB 的页。 2MB 的页适用于管理 GB 级单位的内存； 1GB 的页适用于 TB 级单位的内存。

手动去管理大页面较麻烦，往往需要更改代码。为了便于系统管理员和开发人员使用， CentOS 引入了 transparent huge pages （后续简称 THP ）的概念。 THP 是一个抽象层，其自动化了创建，管理和使用大页面的大多数步骤。

大页面的配置

大页面配置需要连续的内存空间，因此在开机时就分配是最可靠的方式。配置大页面的参数有：

• hugepages ：在内核中定义了开机启动时就分配的永久大页面的数量。默认为 0，即不分配。只有当系统有足够的连续可用页时，分配才会成功。由该参数保留的页不能用于其他用途。
• hugepagesz： 在内核中定义了开机启动时分配的大页面的大小。可选值为 2MB 和 1GB 。默认是 2MB 。
• default_hugepagesz：在内核中定义了开机启动时分配的大页面的默认大小。

要调整页的尺寸，必须将配置以参数格式写入到启动命令中。如要为系统配置 10 个 1GB 的大页面，则启动命令中要包含： default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=10。配置 1GB 的大页面，CPU 特性需要支持 pdpe1gb ，系统内核也需要支持。

查看与大页面的相关的配置：

1. 命令 sysctl -a | grep -I huge 输出：

   

2. 命令 cat /proc/meminfo 输出：

   

3. 若配置了不同大小的大页面，可以通过 /var/log/message 中的启动参数进行查看：

   

大页面对内存使用的影响

配置大页面后，系统在开机启动时会首选尝试在内存中找到并预留连续的大小为 hugepages * hugepagesz 的内存空间。如果内存空间不满足，则启动会报错 Kernel Panic, Out of Memory 等错误。
使用大页面后，能减少系统管理和访问页的时间；内核中的 swap 守护进程也不会管理大页面占用的这部分空间。合理设置大页面能减少内存操作的负担，减少访问页表造成性能瓶颈的可能性，从而提升系统性能。
如只配置了一个大小的大页面，可以通过 /proc/meminfo 中的 Hugepagesize 和 HugePages_Total 计算出大页面所在内存空间的大小。这部分空间会被算到已用的内存空间里，即使还未真正被使用。

因此，用户可能观察到下面现象：使用 free 命令查看已用内存很大，但 top 或者 ps 中看到 %mem 的使用总量加起来却很少。

命令 free -g 输出：

命令 top 输出， Shift+m 按内存使用排序：

命令 ps，查看进程内存用量：

ps -eo uid,pid,rss,trs,pmem,stat,cmd