Общая информация

Дедупликация — метод сжатия массива данных, основанный на исключении копий повторяющихся данных. Он может применяться для уменьшения объемов передаваемой информации и оптимизации использования имеющихся ресурсов. В системах виртуализации на базе KVM дедупликация реализована функцией ядра Linux — Kernel Same-page Merging (KSM). 

KSM позволяет ядру проверять две или более уже запущенные ВМ и побитово сравнивать используемые ими страницы памяти. Если какие-либо страницы идентичны, например общие библиотеки, то KSM сводит их к одной. Затем эта страница помечается как copy-on-write. Если содержимое страницы изменяется гостевой ВМ, то для этой ВМ создается новая страница.

Объединение страниц и хранение их в кэше или основной памяти позволяет KSM снизить количество промахов кэша и оптимизировать объем общей используемой ВМ памяти, что повышает производительность некоторых приложений и эффективность использования имеющихся ресурсов.

Важно помнить, что побитовое сравнение страниц памяти это задача, которая увеличивает нагрузку на процессор. Поэтому нужно учитывать рабочую нагрузку при настройке периодичности сканирования памяти KSM.

В Astra Linux запуск и настройка конфигураций KSM осуществляются службой ksmtuned. Кроме того, служба ksmtuned может получать уведомления от libvirt о создании или уничтожении гостевых ВМ, для запуска принудительной дедупликации памяти.

Установка службы ksmtuned

1. Подключить к серверу управления образ установочного носителя Astra Linux. 

2. Установить пакет ksmtuned командой:

   sudo apt install ksmtuned

3. При необходимости в файле /etc/ksmtuned.conf можно настроить следующие параметры:


   Параметр	Описание
   KSM_MONITOR_INTERVAL	промежуток между сканированиями в секундах
   KSM_SLEEP_MSEC	промежуток между сканированием блоков данных в миллисекундах (сканирование происходит блоками по 16 ГБ)
   KSM_NPAGES_BOOST	количество сканируемых страниц, которое будет прибавлено к текущему значению при превышении порога оставшейся свободной памяти
   KSM_NPAGES_DECAY	шаг уменьшения количества страниц, когда свободной памяти окажется больше, чем установлено в пороговых значениях
   KSM_NPAGES_MIN	минимальное количество страниц, которые будут просканированы и объединены
   KSM_NPAGES_MAX	максимальное количество страниц, которые будут просканированы и объединены
   KSM_THRES_COEF	значение объема оставшейся оперативной памяти для запуска KSM в процентах
   KSM_THRES_CONST	значение объема оставшейся оперативной памяти для запуска KSM в мегабайтах

   У перечисленных параметров по умолчанию установлены следующие значения:

   

   В выводе отображены тестовые значения параметров. При настройке дедупликации памяти значения параметров необходимо планировать и рассчитывать индивидуально, исходя из ресурсов системы.

   KSM_MONITOR_INTERVAL=60
   KSM_SLEEP_MSEC=10
   KSM_NPAGES_BOOST=300
   KSM_NPAGES_DECAY=-50
   KSM_NPAGES_MIN=64
   KSM_NPAGES_MAX=1250
   KSM_THRES_COEF=20
   KSM_THRES_CONST=2048
   LOGFILE /var/log/ksmtuned
   DEBUG=1

   CODE

4. Проверить результат установки службы ksmtuned командой:

   сat /sys/kernel/mm/ksm/run
   Пример вывода после успешного выполнения команды:

   1

   CODE

5.  Проверить результат работы службы ksmtuned можно выполнив команду:

   watch virsh node-memory-tune
   Пример вывода после выполнения команды:

   Совместно используемая память:
   		shm_pages_to_scan 300
    		shm_sleep_millisecs 02
    		shm_pages_shared 121
    		shm_pages_sharing 10819
    		shm_pages_unshared 64
    		shm_pages_volatile 306551
    		shm_full_scans 1
    		shm_merge_across_nodes 1

   CODE

   Параметр	Описание
   shm_pages_to_scan	количество страниц в очереди на сканирование
   shm_sleep_millisecs	время ожидания до следующего сканирования
   shm_pages_shared	количество используемых объединенных страниц
   shm_pages_sharing	количество дедуплицированных страниц
   shm_pages_unshared	количество уникальных страниц, выявленных при сканировании
   shm_pages_volatile	количество быстро изменяющихся страниц, непопадающих в дерево
   shm_full_scans	количество выполненных полных сканирований
   shm_merge_across_nodes	параметр, указывающий могут ли страницы из разных узлов NUMA быть объединены