大页(Huge Page)简单介绍

x86(包括x86-32和x86-64)架构的CPU默认使用4KB大小的内存页面（getconf PAGESIZE），但是它们也支持较大的内存页，如x86-64系统就支持2MB大小的大页(huge page)。

Linux 2.6及以上的内核都支持huge page

如果在系统中使用了huge page，则内存页的数量会减少，从而需要更少的页表(page table)，节约了页表所占用的内存数量，并且所需的地址转换也减少了，TLB缓存失效的次数就减少了，从而提高了内存访问的性能。

另外，由于地址转换所需的信息一般保存在CPU的缓存中，huge page的使用让地址转换信息减少，从而减少了CPU缓存的使用，减轻了CPU缓存的压力，让CPU缓存能更多地用于应用程序的数据缓存，也能够在整体上提升系统的性能。

在KVM中，也可以将huge page的特性应用到客户机中：

qemu-kvm 就提供了"-mempath FILE"参数选项用于使用huge page

另外，还有一个参数"-mem-prealloc"可以让宿主机在启动客户机时就全部分配好客户机的内存，而不是在客户机实际用到更多内存时才按需分配。

-mem-prealloc 必须在有"-mem-path" 参数时才能使用

提前分配好内存的好处是客户机的内存访问速度更快，缺点是客户机启动时就得到了所有的内存，从而让宿主机的内存很快减少（而不是根据客户机的需求而动态调整内存分配）。

通过在宿主机中的如下几个操作让客户机使用huge page

(1)检查宿主机目前状态，检查默认的内存大小和内存使用情况，如下：

getconf  PAGESIZE

cat  /proc/meminfo

(2)（在宿主机中）挂载hugetlbfs文件系统，命令为：

"mount  -t hugetlbfs  hugetlbfs  /dev/hugepages",

如下：

mount  -t hugetlbfs  hugetlbfs  /dev/hugepages

mount|grep  huge

( 3 )设置（在宿主机中设置允许虚拟机使用的）hugepage的数量，命令为"sysctl vm.nr_hugepages=num", 如下：

( 4 )启动客户机让其使用hugepage的内存，使用"-mem-path" 参数，如下：

qemu-system-x86_64  -m 1024  -smp 2  /opt/cs-01.img  -mem-path /dev/hugepages

( 5 )查看宿主机中huge page的使用情况，可以看到"HugePages_Free"数值减少，因为客户机使用了一定数最的hugepage。

在如下的输出中，"HugePages_Free"数值的减少没有512(512*2MB=1024MB)那么多，这是因为启动客户机时并没有实际分配1024MB内存，qemu-kvm命令行中加上前面提到的"-mem-prealloc"参数就会让meminfo文件中"HugePages_Free"的数量减少和分配给客户机的一致

至此，如果在客户机中运行的应用程序（典型的应用为oracle数据库）具备使用huge page的能力，那么就可以在客户机中使用huge page带来性能的提升。

总的来说，对于内存访问密集型的应用，在KVM客户机中使用huge page是可以较明显地提高客户机性能的，不过，它也有一个缺点，使用huge page的内存不能被换出(swap out)，也不能使用ballooning方式自动增长。