OS2ATC-王荣巍.pdf

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1、王荣巍阿里云研发工程师代码大页：针对应用代码代码大页：针对应用代码段的一种大页优化特性段的一种大页优化特性/目 录/01 行业、技术背景02 实现、性能和使用03 社区04 其他想法背景 代码大页 社区 参考目录05 参考 平时工作：Linux内存管理、稳定性问题；最近开始对开源CPU感兴趣；工具偏好：crash、systemtap、printk；桌上足球老后卫；BIOWeixin ID：Twitter：rainpplus行业 技术背景关于大页，可以列举出好几种：THP、hugetlb，全局大页64K和16K；THP：主要分为页表PMD或PUD映射，当前用户态使用的大页基本为2M PMD映射大

2、页。Hugetlb：一种显式的大页使用方式，提供的大页选择比THP更多。全局大页：主要指base pagesize大小大于4K，例如arm64支持16K和64K两种粒度页。大页TLB是一种页表的缓存，按类型可以分为iTLB/dTLB，按大小可以分为2M iTLB或4K iTLB或1G dTLB；iTLB/dTLB：指用于数据和指令的TLB硬件资源。某些平台存在STLB，可缓存数据和指令的页表。2M iTLB/4K iTLB/1G dTLB：目前我们使用的架构中用于缓存2MB大页和4 KB页的TLB entry资源存在两种形式：分离或混合，以Skylake为例，每个超线程用于2 MB大页的iTL

3、B资源仅8个，用于4K页的TLB资源有128个。另外，arm64上是混合使用的。TLBhugetlbarm64x86THPTHPGlobal large pagesizehugetlb16K64K目前我们云上熟知的两种架构：x86和arm，在支持的大页可选性存在差异，主要原因还是与CPU硬件特性或者说与页表特性有关。64K2M32M1G2M1GGlobal large pagesize差异：我们俗称全局大页，尽管arm64有16K和64K选择，但是我们目前仍旧在使用4K。Hugetlb差异：在arm64上由于页表支持CONT bit，可实现16 PTEs、16 PMDs映射支持，即64 KB和

4、32 MB大页支持，当前仅hugetlb实现了此类大页；差异特点描述介绍几种典型的应用：Mysql、Postgresql和OceanBase。多进程模型，代码段大小大约10M左右；应用iTLB-load-misses较高，大约1.41%左右；PostgreSQL数据库Mysql是一个多线程模式的数据库，其代码段大小一般18M左右；THP不敏感，打开THP，大约仅有不到3%的性能提升；跨NUMA敏感，本地虚拟机32核验证跨NUMA抖动在57%左右；Mysql数据库多线程模型，代码段大小打印200M280M；一般独占单机使用，性能验证过程中并发数要求高：128、1000、1500；THP本地验证不

5、敏感；OceanBase数据库共同特征：代码段大、iTLB Miss高-THP代码大页方案对比：社区社区vsvs我们我们为mariadb引入large_pages_for_code选项【补丁还未接受】实现与libhugetlbfs类似，在x86上带来的性能收益大致如下：READ_ONLY_THP_FOR_FSFB的Liu Song在19年为内核引入的一个特性，该特性主要是在khugepaged内核线程中将.text段（VMAwith VM_DENYWRITE）也考虑整合成2 MB大页。该特性需要在开启THP的场景下才能使用。使用libhugetlbfs将代码段或者数据段重新映射到大页上。使用的

6、hugetlbfs，存在的问题包括：perfperf无法查看热点异无法查看热点异常常、需重新编译应用需重新编译应用、无法使动态链接库使用大页无法使动态链接库使用大页。-THP用户态接口：匿名页，提供always/madvise/never三种选项，对匿名页使用大页进行控制；文件页：可执行的文件页，依赖应用主动调用madvise()系统调用使能；Linux内核已有的大页整合机制：文件页和匿名页分离阶段：匿名页：在THP enabled满足的情况下，判断虚拟首地址是否2 MB对齐即可；文件页：特指ELF、DSO代码段的占用的文件页，还需判断pgoff是否512对齐和该文件是否有写者；整合阶段：匿名