openstack-KVM-Memory（5）
一、Memory
1、查看memory信息
free -g
cat /proc/meminfo
dmesg | grep Memory
2、xml文件中的內存信息：
vim /etc/libvirt/qemu/虛擬機名.xml
<memory unit=‘KiB‘>2097152</memory> <currentMemory unit=‘KiB‘>2097152</currentMemory>
二、 EPT和VPID
1、EPT（擴展頁表）
EPT (Extended Page Tables)屬於Intel的二代硬件虛擬化技術，針對內存管理單元(MMU)的虛擬化擴展。EPT降低了內存虛擬化的難度(影子頁表)也提升了內存虛擬化的性能。從基於Intel的Nehalem架構的平臺開始，EPT作為CPU的一個特性加入到CPU硬件中去了。
NPT (Nested PageTables)AMD稱為NPT。
2、EPT（擴展頁表）工作原理：
GVA (Guest Virtual Address) 客戶機虛擬地址 guest
GPA (Guest Physical Address) 客戶機物理地址
HPA (Host Physical Address) 宿主機物理地址 Hypervisor
1個EPT頁表=N個影子頁表
註：影子頁表即每個虛擬機各自都有的一個頁表。
地址轉換過程：
為了實現內存虛擬化，讓客戶機使用一個隔離的、從零開始且具有連續的內存空間，KVM 引入一層新的地址空間，即客戶機物理地址空間 (Guest Physical Address，GPA)，這個地址空間並不是真正的物理地址空間，它只是宿主機虛擬地址空間在客戶機地址空間的一個映射。
對客戶機來說，客戶機物理地址空間都是從零開始的連續地址空間，但對於宿主機來說，客戶機的物理地址空間並不一定是連續的，客戶機物理地址空間有可能映射在若幹個不連續的宿主機地址區間。虛擬機本質上是Host機上的一個進程，按理說應該可以使用Host機的虛擬地址空間，但由於在虛擬化模式下，虛擬機處於非Root模式，無法直接訪問Root模式下的Host機上的內存。
這個時候就需要VMM 的介入，VMM 需要 intercept（截獲）虛擬機的內存訪問指令，然後 virtualize（模擬）Host上的內存，相當於VMM在虛擬機的虛擬地址空間和Host機的虛擬地址空間中間增加了一層，即虛擬機的物理地址空間，也可以看作是 Qemu的虛擬地址空間。
所以，內存虛擬化的目標就是要將虛擬機的虛擬地址（Guest Virtual Address，GVA）轉化為Host的物理地址（Host Physical Address，HPA），中間要經過虛擬機的物理地址（Guest Physical Address，GPA）和Host虛擬地址（Host Virtual Address）的轉化，即：GVA→ GPA →HVA→HPA
其中前兩步由虛擬機的系統頁表完成，中間兩步由 VMM 定義的映射表（由數據結構 kvm_memory_slot 記錄）完成，它可以將連續的虛擬機物理地址映射成非連續的 Host 機虛擬地址，後面兩步則由 Host 機的系統頁表完成。
3、VPID (虛擬處理器標識)
VPID (VirtualProcessor Identifiers)虛擬處理器標識，提升實時遷移的效率，同時節省實時遷移的開銷，提高速度，降低延遲。
TLB (translation lookaside buffer)旁路轉換緩沖，或稱為頁表緩沖；裏面存放的是一些頁表文件（虛擬地址到物理地址的轉換表）。
#查看ept和vpid信息：
grep ept /proc/cpuinfo
grep vpid /proc/cpuinfo
#查看ept和vpid信息：
cat /sys/module/kvm_intel/parameters/ept
cat /sys/module/kvm_intel/parameters/vpid
#關閉ept和vpid：
modprobe kvm_intel ept=0,vpid=0
三、 大頁(Huge Page)
x86-64CPU
支持2MB大頁
內核2.6以上支持大頁
內存頁數量減少，從而需要更少的頁表，節約頁表所占用的內存數量，減少地址轉換，提高內存訪問性能。
地址轉換信息一般保存在CPU緩存中，地址轉換信息減少，從而減少CPU緩存壓力。
註：一般內存頁大小4KB。
#查看Huge Page信息
getconf PAGESIZE
cat /proc/meminfo | grep Huge
#Huge Page掛載
mount | grep huge
mount -t hugetlbfs hugetlbfs /dev/hugepages
sysctl vm.nr_hugepages=1024
#開啟Huge Page
hugpages=yes
註：開啟大頁後：
不能swap out
不能ballooning方式增長
四、 Memory超配
（1）內存交換(swapping)
用交換空間(swap space)來彌補內存的不足。
（2）氣球(ballooning)
通過virio_balloon驅動來實現宿主機Hypervisor和客戶機之間的協作。
（3）頁共享(page sharing)
通過KSM(Kernel Samepage Merging)合並多個客戶機進程使用的相同內存頁。
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