KSM概念学习

KSM： Kernel SamePage Merging 内核同页合并

简介

KSM允许内核在两个或多个进程(包括虚拟客户机)之间共享完全相同的内存页.

KSM让内核扫描检查正在运行中的程序，并比较他们的内存，如果发现他们有内存区域或内存页是完全相同的，就将多个相同的内存合并为一个单一的内存页，并将其标识为写时复制.这就可以起到节省系统内存使用量的作用.如果之后有进程需要修改被标识为"写时复制"的合并内存页时，就为该进程复制出一个新的内存页供其使用.

写时复制：在Linux中，当使用fork函数创建一个进程时，子进程与其父进程共享全部的内存，而当子进程或父进程试图修改他们的共享内存区域时，内核会分配一块新的内存区域，并将即将被修改的共享内存区域复制到新的内存区域上，然后让进程去修改复制的内存.这就是著名的写时复制.

优点

提高了缓存命中率，直接导致了操作系统/应用程序的运行速度

在KSM的帮助下，相同的内存页被合并了，减少了客户机的内存使用量，一方面，内存中的内容更容易被保存到到CPU的缓存当中；另一方面，有更多的内存可用于缓存一些磁盘中的数据。因此不管是内存的缓存命中率还是磁盘数据的缓存命中率都会提高，从而提高了KVM客户机中操作系统或应用程序的运行速度.

通过降低客户机的内存用量，提高了虚拟化客户机部署的密度，提高了物理资源的利用效率

缺点

KSM必须有1个或多个进程去检测和找出哪些内存页是完全相同可以用于合并的，并且需要找到那些不会经常更新的可合并的内存页，这样的页才是最适合合并的.由于"可合并内存检测进程"的运行，使CPU使用率有一定程度提高，可能会带来隐蔽的性能问题.

优化及数据

客户机操作系统类型 & 客户机上应用类型

KSM节省的内存大小，与客户机操作系统类型以及其上运行的应用类型有关.

如果宿主机上的客户机操作系统全部相同，其上的应用程序也类似，节省内存的效果就会很显著，甚至节省超过50%的内存也有可能.

反之，如果客户机操作系统不尽相同，运行的应用程序也类型繁多，KSM节省效率就会不好，可能连5%也不会达到，这部分节省的内存，与由于可合并内存检测进程运行导致的CPU使用率升高，孰轻孰重难以衡量.

交换空间

使用KSM时最好保证宿主机的交换空间(SWAP SPACE)够大，因为KSM将不同客户机的相同内存页合并从而减少了内存使用量，但与此同时，客户机可能由于需要修改被KSM合并的内存页，使这些被修改的内存被重新复制出来占用内存空间，可能会导致系统内存的不足，因此需要足够的交换空间保证宿主机系统的正常运行.

参考资料

《KVM虚拟化技术实战与原理解析》

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本文作者：EwanHai
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