玩轉KVM：聊聊KSM內存合并
KVM的KSM技術介紹
共享內存的概念在現代操作系統中很常用了，比如，一個程序啟動時會與父進程共用它的全部內存。但子或父進程需要修改共享內存的時候，linux便再分配新內存，然后copy原區域內容到新內存。這個過程就叫copy on write。
而KSM是linux的新屬性，它做的東西剛好與共享內存相反。 當linux啟用了KSM之后，KSM會檢查多個運行中的進程，并比對它們的內存。如果任何區域或者分頁是一樣的，KSM就會毫不猶豫地合并他們成一個分頁。 那么新分頁也是被標記成copy on write。如果VM要修改內存的話，那么linux就會分配新的內存給這個VM。
KSM技術應用場景
了解了KSM技術后，覺得KSM可以在KVM大有作為哦。
優點：
a. 一個VM啟動，則只繼承了父進程(qemu-kvm)的內存。一臺VM的內存，可以讓相同操作系統或者運行相同應用的VM共享。
b. 當開啟了KSM，常用的進程數據存在緩存和主內存中。這樣可以減少VM的緩存未***，同時也提高了VM性能。
c. 共享內存降低了VM的總體內存使用率，從而允許更高的密度和更大的資源利用率。
當然每種技術都有局限性的，不同場景下，它的缺點也暴露無疑。
a. 利用KSM使內存超用。這會導致消耗一定的計算資源用于內存掃描，加重了CPU的消耗。內存超用，使得頻繁地使用swap交互，導致VM性能下降。
b. KSM使用了邊通道(side channels)，可能存在泄露客戶信息的潛在風險。為此就要考慮在VM上關閉KSM。
所以總結一下應用的場景：
a. 生產環境慎用，應急時可開啟。
b. 測試環境建議使用。
c. 桌面虛擬化環境建議使用，但要注意內存使用情況。
KSM技術實踐
Linux的2.6.32 內核中新增了 KSM(Kernel Samepage Merging)，在CentOS 6和Fedora 16中，KSM默認是打開的。而debian和ubuntu默認是沒有這個服務的。 KSM通過兩個服務：ksmd和ksmtuned實現，管理員應該判斷他們的環境并決定保持KSM處于運行狀態還是關閉它。
1. 對centos6系統來說，在沒有開啟KSM時就能夠滿足虛擬機的內存需求，那么***關閉KSM。關閉的方法如下：
- chkconfig ksmd off
- chkconfig ksmtuned off
- service ksmd off
- service ksmtuned off
2. 而ubuntu默認沒有KSM服務， 如果需要使用則安裝ksmtuned服務
- sudo apt-get install ksmtuned
- service ksmtuned start
3. 查看KSM運行情況
在/sys/kernel/mm/ksm目錄下，
pages_to_scan： ksmd睡眠前需要掃描多少分頁(默認是100)。
sleep_millisecs ：文件定義執行另一次頁面掃描前 ksmd 休眠的毫秒數。
max_kernel_pages ：文件定義 ksmd 可以使用的***頁面數(默認值是可用內存的 25%，但可以寫入一個 0 來指定為***)。
pages_to_scan ：文件定義一次給定掃描中可以掃描的頁面數。任何用戶都可以查看。這些文件，但是用戶必須擁有根權限才能修改它們。
full_scans ：文件表明已經執行的全區域掃描的次數。
pages_shared：KSM 正在使用的不可交換的內核頁面的數量。
pages_sharing：一個內存存儲指示。 多少節點被共享并且多少被保存。
pages_unshared：為合并而重復檢查的惟一頁面的數量。
pages_volatile：頻繁改變的頁面的數量。
max_page_sharing: 每個分頁能運行共享的次數。
merge_across_nodes： 是否指定多個numa節點的內存進行合并。
run ：設置ksm屬性的狀態。
use_zero_pages ： 是否合并空白分頁，默認關閉。
4. KSM設置
即然上面對KSM的作用進行了了解，那么如何在使用KSM時進行調優呢?
KSM的參數可以在/etc/ksmtuned.conf文件中調整。其默認參數如下：
以下是對于該參數的具體解釋：
KSM_MONITOR_INTERVAL表示ksm每次內存掃描的時間;
KSM_SLEEP_MSEC表示每次掃描休息的間隔時間(最小值為10)，KSM掃描會占用一些CPU的開銷，所以當KVM虛擬機數量或者應用軟件較少時可以調整KSM_SLEEP_MSEC至一個較大的值，反之則設置較小的值;同時當Hypervisor里面的虛擬機的內存調優到達一個穩定狀態，也可以根據情況把這個參數調小節省CPU的開銷;
KSM_THRES_COEF表示臨界值系數;
KSM_THRES_CONST表示臨界值常量;
KSM_NPAGES_BOOST表示內存頁合并增加數量;
KSM_NPAGES_DECAY表示內存頁合并減少數量;
KSM_NPAGES_MIN表示內存頁合并最小值;
KSM_NPAGES_MAX表示內存頁合并***值;
LOGFILE表示ksmtuned的日志存放路徑，建議使用默認路徑;
DEBUG取消注釋才生效，建議使用默認值。
5. 對vm的設置
在kvm環境中，可以選擇VM是否允許內存合并。
為了保護客戶的信息不泄露，一般我們還是會關閉KSM。步驟很簡單，修改VM的xml：
- <memoryBacking>
- <nosharepages/>
- </memoryBacking>
