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| author | Mike Rapoport <rppt@linux.ibm.com> | 2022-06-27 09:00:26 +0300 |
|---|---|---|
| committer | akpm <akpm@linux-foundation.org> | 2022-06-27 12:52:53 -0700 |
| commit | ee65728e103bb7dd99d8604bf6c7aa89c7d7e446 (patch) | |
| tree | 356a37c67d23c69cf8de83120d08048276cb5bfc /Documentation/translations/zh_CN/mm | |
| parent | 46a3b1125308f8f90a065eeecfafd2a96b01a36c (diff) | |
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docs: rename Documentation/vm to Documentation/mm
so it will be consistent with code mm directory and with
Documentation/admin-guide/mm and won't be confused with virtual machines.
Signed-off-by: Mike Rapoport <rppt@linux.ibm.com>
Suggested-by: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
Tested-by: Ira Weiny <ira.weiny@intel.com>
Acked-by: Jonathan Corbet <corbet@lwn.net>
Acked-by: Wu XiangCheng <bobwxc@email.cn>
Diffstat (limited to 'Documentation/translations/zh_CN/mm')
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diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/active_mm.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/active_mm.rst new file mode 100644 index 000000000000..c2816f523bd7 --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/active_mm.rst @@ -0,0 +1,85 @@ +.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst + +:Original: Documentation/mm/active_mm.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +========= +Active MM +========= + +这是一封linux之父回复开发者的一封邮件,所以翻译时我尽量保持邮件格式的完整。 + +:: + + List: linux-kernel + Subject: Re: active_mm + From: Linus Torvalds <torvalds () transmeta ! com> + Date: 1999-07-30 21:36:24 + + 因为我并不经常写解释,所以已经抄送到linux-kernel邮件列表,而当我做这些, + 且更多的人在阅读它们时,我觉得棒极了。 + + 1999年7月30日 星期五, David Mosberger 写道: + > + > 是否有一个简短的描述,说明task_struct中的 + > "mm" 和 "active_mm"应该如何使用? (如果 + > 这个问题在邮件列表中讨论过,我表示歉意--我刚 + > 刚度假回来,有一段时间没能关注linux-kernel了)。 + + 基本上,新的设定是: + + - 我们有“真实地址空间”和“匿名地址空间”。区别在于,匿名地址空间根本不关心用 + 户级页表,所以当我们做上下文切换到匿名地址空间时,我们只是让以前的地址空间 + 处于活动状态。 + + 一个“匿名地址空间”的明显用途是任何不需要任何用户映射的线程--所有的内核线 + 程基本上都属于这一类,但即使是“真正的”线程也可以暂时说在一定时间内它们不 + 会对用户空间感兴趣,调度器不妨试着避免在切换VM状态上浪费时间。目前只有老 + 式的bdflush sync能做到这一点。 + + - “tsk->mm” 指向 “真实地址空间”。对于一个匿名进程来说,tsk->mm将是NULL, + 其逻辑原因是匿名进程实际上根本就 “没有” 真正的地址空间。 + + - 然而,我们显然需要跟踪我们为这样的匿名用户“偷用”了哪个地址空间。为此,我们 + 有 “tsk->active_mm”,它显示了当前活动的地址空间是什么。 + + 规则是,对于一个有真实地址空间的进程(即tsk->mm是 non-NULL),active_mm + 显然必须与真实的mm相同。 + + 对于一个匿名进程,tsk->mm == NULL,而tsk->active_mm是匿名进程运行时 + “借用”的mm。当匿名进程被调度走时,借用的地址空间被返回并清除。 + + 为了支持所有这些,“struct mm_struct”现在有两个计数器:一个是 “mm_users” + 计数器,即有多少 “真正的地址空间用户”,另一个是 “mm_count”计数器,即 “lazy” + 用户(即匿名用户)的数量,如果有任何真正的用户,则加1。 + + 通常情况下,至少有一个真正的用户,但也可能是真正的用户在另一个CPU上退出,而 + 一个lazy的用户仍在活动,所以你实际上得到的情况是,你有一个地址空间 **只** + 被lazy的用户使用。这通常是一个短暂的生命周期状态,因为一旦这个线程被安排给一 + 个真正的线程,这个 “僵尸” mm就会被释放,因为 “mm_count”变成了零。 + + 另外,一个新的规则是,**没有人** 再把 “init_mm” 作为一个真正的MM了。 + “init_mm”应该被认为只是一个 “没有其他上下文时的lazy上下文”,事实上,它主 + 要是在启动时使用,当时还没有真正的VM被创建。因此,用来检查的代码 + + if (current->mm == &init_mm) + + 一般来说,应该用 + + if (!current->mm) + + 取代上面的写法(这更有意义--测试基本上是 “我们是否有一个用户环境”,并且通常 + 由缺页异常处理程序和类似的东西来完成)。 + + 总之,我刚才在ftp.kernel.org上放了一个pre-patch-2.3.13-1,因为它稍微改 + 变了接口以适配alpha(谁会想到呢,但alpha体系结构上下文切换代码实际上最终是 + 最丑陋的之一--不像其他架构的MM和寄存器状态是分开的,alpha的PALcode将两者 + 连接起来,你需要同时切换两者)。 + + (文档来源 http://marc.info/?l=linux-kernel&m=93337278602211&w=2) diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/balance.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/balance.rst new file mode 100644 index 000000000000..6fd79209c307 --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/balance.rst @@ -0,0 +1,81 @@ +.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst + +:Original: Documentation/mm/balance.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +======== +内存平衡 +======== + +2000年1月开始,作者:Kanoj Sarcar <kanoj@sgi.com> + +对于 !__GFP_HIGH 和 !__GFP_KSWAPD_RECLAIM 以及非 __GFP_IO 的分配,需要进行 +内存平衡。 + +调用者避免回收的第一个原因是调用者由于持有自旋锁或处于中断环境中而无法睡眠。第二个 +原因可能是,调用者愿意在不产生页面回收开销的情况下分配失败。这可能发生在有0阶回退 +选项的机会主义高阶分配请求中。在这种情况下,调用者可能也希望避免唤醒kswapd。 + +__GFP_IO分配请求是为了防止文件系统死锁。 + +在没有非睡眠分配请求的情况下,做平衡似乎是有害的。页面回收可以被懒散地启动,也就是 +说,只有在需要的时候(也就是区域的空闲内存为0),而不是让它成为一个主动的过程。 + +也就是说,内核应该尝试从直接映射池中满足对直接映射页的请求,而不是回退到dma池中, +这样就可以保持dma池为dma请求(不管是不是原子的)所填充。类似的争论也适用于高内存 +和直接映射的页面。相反,如果有很多空闲的dma页,最好是通过从dma池中分配一个来满足 +常规的内存请求,而不是产生常规区域平衡的开销。 + +在2.2中,只有当空闲页总数低于总内存的1/64时,才会启动内存平衡/页面回收。如果dma +和常规内存的比例合适,即使dma区完全空了,也很可能不会进行平衡。2.2已经在不同内存 +大小的生产机器上运行,即使有这个问题存在,似乎也做得不错。在2.3中,由于HIGHMEM的 +存在,这个问题变得更加严重。 + +在2.3中,区域平衡可以用两种方式之一来完成:根据区域的大小(可能是低级区域的大小), +我们可以在初始化阶段决定在平衡任何区域时应该争取多少空闲页。好的方面是,在平衡的时 +候,我们不需要看低级区的大小,坏的方面是,我们可能会因为忽略低级区可能较低的使用率 +而做过于频繁的平衡。另外,只要对分配程序稍作修改,就有可能将memclass()宏简化为一 +个简单的等式。 + +另一个可能的解决方案是,我们只在一个区 **和** 其所有低级区的空闲内存低于该区及其 +低级区总内存的1/64时进行平衡。这就解决了2.2的平衡问题,并尽可能地保持了与2.2行为 +的接近。另外,平衡算法在各种架构上的工作方式也是一样的,这些架构有不同数量和类型的 +内存区。如果我们想变得更花哨一点,我们可以在未来为不同区域的自由页面分配不同的权重。 + +请注意,如果普通区的大小与dma区相比是巨大的,那么在决定是否平衡普通区的时候,考虑 +空闲的dma页就变得不那么重要了。那么第一个解决方案就变得更有吸引力。 + +所附的补丁实现了第二个解决方案。它还 “修复”了两个问题:首先,在低内存条件下,kswapd +被唤醒,就像2.2中的非睡眠分配。第二,HIGHMEM区也被平衡了,以便给replace_with_highmem() +一个争取获得HIGHMEM页的机会,同时确保HIGHMEM分配不会落回普通区。这也确保了HIGHMEM +页不会被泄露(例如,在一个HIGHMEM页在交换缓存中但没有被任何人使用的情况下)。 + +kswapd还需要知道它应该平衡哪些区。kswapd主要是在无法进行平衡的情况下需要的,可能 +是因为所有的分配请求都来自中断上下文,而所有的进程上下文都在睡眠。对于2.3, +kswapd并不真正需要平衡高内存区,因为中断上下文并不请求高内存页。kswapd看zone +结构体中的zone_wake_kswapd字段来决定一个区是否需要平衡。 + +如果从进程内存和shm中偷取页面可以减轻该页面节点中任何区的内存压力,而该区的内存压力 +已经低于其水位,则会进行偷取。 + +watemark[WMARK_MIN/WMARK_LOW/WMARK_HIGH]/low_on_memory/zone_wake_kswapd: +这些是每个区的字段,用于确定一个区何时需要平衡。当页面数低于水位[WMARK_MIN]时, +hysteric 的字段low_on_memory被设置。这个字段会一直被设置,直到空闲页数变成水位 +[WMARK_HIGH]。当low_on_memory被设置时,页面分配请求将尝试释放该区域的一些页面(如果 +请求中设置了GFP_WAIT)。与此相反的是,决定唤醒kswapd以释放一些区的页。这个决定不是基于 +hysteresis 的,而是当空闲页的数量低于watermark[WMARK_LOW]时就会进行;在这种情况下, +zone_wake_kswapd也被设置。 + + +我所听到的(超棒的)想法: + +1. 动态经历应该影响平衡:可以跟踪一个区的失败请求的数量,并反馈到平衡方案中(jalvo@mbay.net)。 + +2. 实现一个类似于replace_with_highmem()的replace_with_regular(),以保留dma页面。 + (lkd@tantalophile.demon.co.uk) diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/api.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/api.rst new file mode 100644 index 000000000000..5593a83c86bc --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/api.rst @@ -0,0 +1,32 @@ +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 + +:Original: Documentation/mm/damon/api.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +======= +API参考 +======= + +内核空间的程序可以使用下面的API来使用DAMON的每个功能。你所需要做的就是引用 ``damon.h`` , +它位于源代码树的include/linux/。 + +结构体 +====== + +该API在以下内核代码中: + +include/linux/damon.h + + +函数 +==== + +该API在以下内核代码中: + +mm/damon/core.c diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/design.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/design.rst new file mode 100644 index 000000000000..16e3db34a7dd --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/design.rst @@ -0,0 +1,140 @@ +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 + +:Original: Documentation/mm/damon/design.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +==== +设计 +==== + +可配置的层 +========== + +DAMON提供了数据访问监控功能,同时使其准确性和开销可控。基本的访问监控需要依赖于目标地址空间 +并为之优化的基元。另一方面,作为DAMON的核心,准确性和开销的权衡机制是在纯逻辑空间中。DAMON +将这两部分分离在不同的层中,并定义了它的接口,以允许各种低层次的基元实现与核心逻辑的配置。 + +由于这种分离的设计和可配置的接口,用户可以通过配置核心逻辑和适当的低级基元实现来扩展DAMON的 +任何地址空间。如果没有提供合适的,用户可以自己实现基元。 + +例如,物理内存、虚拟内存、交换空间、那些特定的进程、NUMA节点、文件和支持的内存设备将被支持。 +另外,如果某些架构或设备支持特殊的优化访问检查基元,这些基元将很容易被配置。 + + +特定地址空间基元的参考实现 +========================== + +基本访问监测的低级基元被定义为两部分。: + +1. 确定地址空间的监测目标地址范围 +2. 目标空间中特定地址范围的访问检查。 + +DAMON目前为物理和虚拟地址空间提供了基元的实现。下面两个小节描述了这些工作的方式。 + + +基于VMA的目标地址范围构造 +------------------------- + +这仅仅是针对虚拟地址空间基元的实现。对于物理地址空间,只是要求用户手动设置监控目标地址范围。 + +在进程的超级巨大的虚拟地址空间中,只有小部分被映射到物理内存并被访问。因此,跟踪未映射的地 +址区域只是一种浪费。然而,由于DAMON可以使用自适应区域调整机制来处理一定程度的噪声,所以严 +格来说,跟踪每一个映射并不是必须的,但在某些情况下甚至会产生很高的开销。也就是说,监测目标 +内部过于巨大的未映射区域应该被移除,以不占用自适应机制的时间。 + +出于这个原因,这个实现将复杂的映射转换为三个不同的区域,覆盖地址空间的每个映射区域。这三个 +区域之间的两个空隙是给定地址空间中两个最大的未映射区域。这两个最大的未映射区域是堆和最上面 +的mmap()区域之间的间隙,以及在大多数情况下最下面的mmap()区域和堆之间的间隙。因为这些间隙 +在通常的地址空间中是异常巨大的,排除这些间隙就足以做出合理的权衡。下面详细说明了这一点:: + + <heap> + <BIG UNMAPPED REGION 1> + <uppermost mmap()-ed region> + (small mmap()-ed regions and munmap()-ed regions) + <lowermost mmap()-ed region> + <BIG UNMAPPED REGION 2> + <stack> + + +基于PTE访问位的访问检查 +----------------------- + +物理和虚拟地址空间的实现都使用PTE Accessed-bit进行基本访问检查。唯一的区别在于从地址中 +找到相关的PTE访问位的方式。虚拟地址的实现是为该地址的目标任务查找页表,而物理地址的实现则 +是查找与该地址有映射关系的每一个页表。通过这种方式,实现者找到并清除下一个采样目标地址的位, +并检查该位是否在一个采样周期后再次设置。这可能会干扰其他使用访问位的内核子系统,即空闲页跟 +踪和回收逻辑。为了避免这种干扰,DAMON使其与空闲页面跟踪相互排斥,并使用 ``PG_idle`` 和 +``PG_young`` 页面标志来解决与回收逻辑的冲突,就像空闲页面跟踪那样。 + + +独立于地址空间的核心机制 +======================== + +下面四个部分分别描述了DAMON的核心机制和五个监测属性,即 ``采样间隔`` 、 ``聚集间隔`` 、 +``更新间隔`` 、 ``最小区域数`` 和 ``最大区域数`` 。 + + +访问频率监测 +------------ + +DAMON的输出显示了在给定的时间内哪些页面的访问频率是多少。访问频率的分辨率是通过设置 +``采样间隔`` 和 ``聚集间隔`` 来控制的。详细地说,DAMON检查每个 ``采样间隔`` 对每 +个页面的访问,并将结果汇总。换句话说,计算每个页面的访问次数。在每个 ``聚合间隔`` 过 +去后,DAMON调用先前由用户注册的回调函数,以便用户可以阅读聚合的结果,然后再清除这些结 +果。这可以用以下简单的伪代码来描述:: + + while monitoring_on: + for page in monitoring_target: + if accessed(page): + nr_accesses[page] += 1 + if time() % aggregation_interval == 0: + for callback in user_registered_callbacks: + callback(monitoring_target, nr_accesses) + for page in monitoring_target: + nr_accesses[page] = 0 + sleep(sampling interval) + +这种机制的监测开销将随着目标工作负载规模的增长而任意增加。 + + +基于区域的抽样调查 +------------------ + +为了避免开销的无限制增加,DAMON将假定具有相同访问频率的相邻页面归入一个区域。只要保持 +这个假设(一个区域内的页面具有相同的访问频率),该区域内就只需要检查一个页面。因此,对 +于每个 ``采样间隔`` ,DAMON在每个区域中随机挑选一个页面,等待一个 ``采样间隔`` ,检 +查该页面是否同时被访问,如果被访问则增加该区域的访问频率。因此,监测开销是可以通过设置 +区域的数量来控制的。DAMON允许用户设置最小和最大的区域数量来进行权衡。 + +然而,如果假设没有得到保证,这个方案就不能保持输出的质量。 + + +适应性区域调整 +-------------- + +即使最初的监测目标区域被很好地构建以满足假设(同一区域内的页面具有相似的访问频率),数 +据访问模式也会被动态地改变。这将导致监测质量下降。为了尽可能地保持假设,DAMON根据每个 +区域的访问频率自适应地进行合并和拆分。 + +对于每个 ``聚集区间`` ,它比较相邻区域的访问频率,如果频率差异较小,就合并这些区域。 +然后,在它报告并清除每个区域的聚合接入频率后,如果区域总数不超过用户指定的最大区域数, +它将每个区域拆分为两个或三个区域。 + +通过这种方式,DAMON提供了其最佳的质量和最小的开销,同时保持了用户为其权衡设定的界限。 + + +动态目标空间更新处理 +-------------------- + +监测目标地址范围可以动态改变。例如,虚拟内存可以动态地被映射和解映射。物理内存可以被 +热插拔。 + +由于在某些情况下变化可能相当频繁,DAMON允许监控操作检查动态变化,包括内存映射变化, +并仅在用户指定的时间间隔( ``更新间隔`` )中的每个时间段,将其应用于监控操作相关的 +数据结构,如抽象的监控目标内存区。
\ No newline at end of file diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/faq.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/faq.rst new file mode 100644 index 000000000000..de4be417494a --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/faq.rst @@ -0,0 +1,48 @@ +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 + +:Original: Documentation/mm/damon/faq.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +======== +常见问题 +======== + +为什么是一个新的子系统,而不是扩展perf或其他用户空间工具? +========================================================== + +首先,因为它需要尽可能的轻量级,以便可以在线使用,所以应该避免任何不必要的开销,如内核-用户 +空间的上下文切换成本。第二,DAMON的目标是被包括内核在内的其他程序所使用。因此,对特定工具 +(如perf)的依赖性是不可取的。这就是DAMON在内核空间实现的两个最大的原因。 + + +“闲置页面跟踪” 或 “perf mem” 可以替代DAMON吗? +============================================== + +闲置页跟踪是物理地址空间访问检查的一个低层次的原始方法。“perf mem”也是类似的,尽管它可以 +使用采样来减少开销。另一方面,DAMON是一个更高层次的框架,用于监控各种地址空间。它专注于内 +存管理优化,并提供复杂的精度/开销处理机制。因此,“空闲页面跟踪” 和 “perf mem” 可以提供 +DAMON输出的一个子集,但不能替代DAMON。 + + +DAMON是否只支持虚拟内存? +========================= + +不,DAMON的核心是独立于地址空间的。用户可以在DAMON核心上实现和配置特定地址空间的低级原始 +部分,包括监测目标区域的构造和实际的访问检查。通过这种方式,DAMON用户可以用任何访问检查技 +术来监测任何地址空间。 + +尽管如此,DAMON默认为虚拟内存和物理内存提供了基于vma/rmap跟踪和PTE访问位检查的地址空间 +相关功能的实现,以供参考和方便使用。 + + +我可以简单地监测页面的粒度吗? +============================== + +是的,你可以通过设置 ``min_nr_regions`` 属性高于工作集大小除以页面大小的值来实现。 +因为监视目标区域的大小被强制为 ``>=page size`` ,所以区域分割不会产生任何影响。 diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/index.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/index.rst new file mode 100644 index 000000000000..b03bf307204f --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/index.rst @@ -0,0 +1,32 @@ +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 + +:Original: Documentation/mm/damon/index.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + + +========================== +DAMON:数据访问监视器 +========================== + +DAMON是Linux内核的一个数据访问监控框架子系统。DAMON的核心机制使其成为 +(该核心机制详见(Documentation/translations/zh_CN/mm/damon/design.rst)) + + - *准确度* (监测输出对DRAM级别的内存管理足够有用;但可能不适合CPU Cache级别), + - *轻量级* (监控开销低到可以在线应用),以及 + - *可扩展* (无论目标工作负载的大小,开销的上限值都在恒定范围内)。 + +因此,利用这个框架,内核的内存管理机制可以做出高级决策。会导致高数据访问监控开销的实 +验性内存管理优化工作可以再次进行。同时,在用户空间,有一些特殊工作负载的用户可以编写 +个性化的应用程序,以便更好地了解和优化他们的工作负载和系统。 + +.. toctree:: + :maxdepth: 2 + + faq + design + api diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/free_page_reporting.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/free_page_reporting.rst new file mode 100644 index 000000000000..83b14cce9adf --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/free_page_reporting.rst @@ -0,0 +1,38 @@ +.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst + +:Original: Documentation/mm/_free_page_reporting.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + +========== +空闲页报告 +========== + +空闲页报告是一个API,设备可以通过它来注册接收系统当前未使用的页面列表。这在虚拟 +化的情况下是很有用的,客户机能够使用这些数据来通知管理器它不再使用内存中的某些页 +面。 + +对于驱动,通常是气球驱动要使用这个功能,它将分配和初始化一个page_reporting_dev_info +结构体。它要填充的结构体中的字段是用于处理散点列表的 "report" 函数指针。它还必 +须保证每次调用该函数时能处理至少相当于PAGE_REPORTING_CAPACITY的散点列表条目。 +假设没有其他页面报告设备已经注册, 对page_reporting_register的调用将向报告框 +架注册页面报告接口。 + +一旦注册,页面报告API将开始向驱动报告成批的页面。API将在接口被注册后2秒开始报告 +页面,并在任何足够高的页面被释放之后2秒继续报告。 + +报告的页面将被存储在传递给报告函数的散列表中,最后一个条目的结束位被设置在条目 +nent-1中。 当页面被报告函数处理时,分配器将无法访问它们。一旦报告函数完成,这些 +页将被返回到它们所获得的自由区域。 + +在移除使用空闲页报告的驱动之前,有必要调用page_reporting_unregister,以移除 +目前被空闲页报告使用的page_reporting_dev_info结构体。这样做将阻止进一步的报 +告通过该接口发出。如果另一个驱动或同一驱动被注册,它就有可能恢复前一个驱动在报告 +空闲页方面的工作。 + + +Alexander Duyck, 2019年12月04日 diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/mm/frontswap.rst b/Documentation/translations/zh_CN/mm/frontswap.rst new file mode 100644 index 000000000000..5c18ea2be04f --- /dev/null +++ b/Documentation/translations/zh_CN/mm/frontswap.rst @@ -0,0 +1,196 @@ +:Original: Documentation/mm/_free_page_reporting.rst + +:翻译: + + 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> + +:校译: + +========= +Frontswap +========= + +Frontswap为交换页提供了一个 “transcendent memory” 的接口。在一些环境中,由 +于交换页被保存在RAM(或类似RAM的设备)中,而不是交换磁盘,因此可以获得巨大的性能 +节省(提高)。 + +.. _Transcendent memory in a nutshell: https://lwn.net/Articles/454795/ + +Frontswap之所以这么命名,是因为它可以被认为是与swap设备的“back”存储相反。存 +储器被认为是一个同步并发安全的面向页面的“伪RAM设备”,符合transcendent memory +(如Xen的“tmem”,或内核内压缩内存,又称“zcache”,或未来的类似RAM的设备)的要 +求;这个伪RAM设备不能被内核直接访问或寻址,其大小未知且可能随时间变化。驱动程序通过 +调用frontswap_register_ops将自己与frontswap链接起来,以适当地设置frontswap_ops +的功能,它提供的功能必须符合某些策略,如下所示: + +一个 “init” 将设备准备好接收与指定的交换设备编号(又称“类型”)相关的frontswap +交换页。一个 “store” 将把该页复制到transcendent memory,并与该页的类型和偏移 +量相关联。一个 “load” 将把该页,如果找到的话,从transcendent memory复制到内核 +内存,但不会从transcendent memory中删除该页。一个 “invalidate_page” 将从 +transcendent memory中删除该页,一个 “invalidate_area” 将删除所有与交换类型 +相关的页(例如,像swapoff)并通知 “device” 拒绝进一步存储该交换类型。 + +一旦一个页面被成功存储,在该页面上的匹配加载通常会成功。因此,当内核发现自己处于需 +要交换页面的情况时,它首先尝试使用frontswap。如果存储的结果是成功的,那么数据就已 +经成功的保存到了transcendent memory中,并且避免了磁盘写入,如果后来再读回数据, +也避免了磁盘读取。如果存储返回失败,transcendent memory已经拒绝了该数据,且该页 +可以像往常一样被写入交换空间。 + +请注意,如果一个页面被存储,而该页面已经存在于transcendent memory中(一个 “重复” +的存储),要么存储成功,数据被覆盖,要么存储失败,该页面被废止。这确保了旧的数据永远 +不会从frontswap中获得。 + +如果配置正确,对frontswap的监控是通过 `/sys/kernel/debug/frontswap` 目录下的 +debugfs完成的。frontswap的有效性可以通过以下方式测量(在所有交换设备中): + +``failed_stores`` + 有多少次存储的尝试是失败的 + +``loads`` + 尝试了多少次加载(应该全部成功) + +``succ_stores`` + 有多少次存储的尝试是成功的 + +``invalidates`` + 尝试了多少次作废 + +后台实现可以提供额外的指标。 + +经常问到的问题 +============== + +* 价值在哪里? + +当一个工作负载开始交换时,性能就会下降。Frontswap通过提供一个干净的、动态的接口来 +读取和写入交换页到 “transcendent memory”,从而大大增加了许多这样的工作负载的性 +能,否则内核是无法直接寻址的。当数据被转换为不同的形式和大小(比如压缩)或者被秘密 +移动(对于一些类似RAM的设备来说,这可能对写平衡很有用)时,这个接口是理想的。交换 +页(和被驱逐的页面缓存页)是这种比RAM慢但比磁盘快得多的“伪RAM设备”的一大用途。 + +Frontswap对内核的影响相当小,为各种系统配置中更动态、更灵活的RAM利用提供了巨大的 +灵活性: + +在单一内核的情况下,又称“zcache”,页面被压缩并存储在本地内存中,从而增加了可以安 +全保存在RAM中的匿名页面总数。Zcache本质上是用压缩/解压缩的CPU周期换取更好的内存利 +用率。Benchmarks测试显示,当内存压力较低时,几乎没有影响,而在高内存压力下的一些 +工作负载上,则有明显的性能改善(25%以上)。 + +“RAMster” 在zcache的基础上增加了对集群系统的 “peer-to-peer” transcendent memory +的支持。Frontswap页面像zcache一样被本地压缩,但随后被“remotified” 到另一个系 +统的RAM。这使得RAM可以根据需要动态地来回负载平衡,也就是说,当系统A超载时,它可以 +交换到系统B,反之亦然。RAMster也可以被配置成一个内存服务器,因此集群中的许多服务器 +可以根据需要动态地交换到配置有大量内存的单一服务器上......而不需要预先配置每个客户 +有多少内存可用 + +在虚拟情况下,虚拟化的全部意义在于统计地将物理资源在多个虚拟机的不同需求之间进行复 +用。对于RAM来说,这真的很难做到,而且在不改变内核的情况下,要做好这一点的努力基本上 +是失败的(除了一些广为人知的特殊情况下的工作负载)。具体来说,Xen Transcendent Memory +后端允许管理器拥有的RAM “fallow”,不仅可以在多个虚拟机之间进行“time-shared”, +而且页面可以被压缩和重复利用,以优化RAM的利用率。当客户操作系统被诱导交出未充分利用 +的RAM时(如 “selfballooning”),突然出现的意外内存压力可能会导致交换;frontswap +允许这些页面被交换到管理器RAM中或从管理器RAM中交换(如果整体主机系统内存条件允许), +从而减轻计划外交换可能带来的可怕的性能影响。 + +一个KVM的实现正在进行中,并且已经被RFC'ed到lkml。而且,利用frontswap,对NVM作为 +内存扩展技术的调查也在进行中。 + +* 当然,在某些情况下可能有性能上的优势,但frontswap的空间/时间开销是多少? + +如果 CONFIG_FRONTSWAP 被禁用,每个 frontswap 钩子都会编译成空,唯一的开销是每 +个 swapon'ed swap 设备的几个额外字节。如果 CONFIG_FRONTSWAP 被启用,但没有 +frontswap的 “backend” 寄存器,每读或写一个交换页就会有一个额外的全局变量,而不 +是零。如果 CONFIG_FRONTSWAP 被启用,并且有一个frontswap的backend寄存器,并且 +后端每次 “store” 请求都失败(即尽管声称可能,但没有提供内存),CPU 的开销仍然可以 +忽略不计 - 因为每次frontswap失败都是在交换页写到磁盘之前,系统很可能是 I/O 绑定 +的,无论如何使用一小部分的 CPU 都是不相关的。 + +至于空间,如果CONFIG_FRONTSWAP被启用,并且有一个frontswap的backend注册,那么 +每个交换设备的每个交换页都会被分配一个比特。这是在内核已经为每个交换设备的每个交换 +页分配的8位(在2.6.34 |
