云计算基础-大页内存

大页内存功能概述

什么是大页内存

简单来说,就是通过增大操作系统页的大小来减小页表,从而避免快表缺失

主要应用场景

主要运用于内存密集型业务的虚拟机,比如对于运行数据库系统的虚拟机,采用HugePages(大页)后,可以提升数据库的整体性能(越20%),并有效减小性能抖动

内存基本概念

CPU访问内存时,是去通过寻址去访问内存的,寻址最终寻的是内存的物理地址,物理地址是通过虚拟地址映射出去的,在这里引入了一个内存管理单元,内存管理单元的核心思想是利用虚拟地址代替物理地址,内存管理单元将物理地址和虚拟地址按照固定大小分割成一个个页,或者叫页表,CPU在访问内存时,先访问虚拟地址,再到物理地址的一个访问过程

为了提高地址变换速度,可在地址变换机构中,增设一个具有并行查找能力的特殊高速缓存:块表(TLB:页表寄存器缓冲),用以存放当前访问的那些页表项,由于成本的关系,块表不可能做的很大,通常只存放16~512个页表项

页表存放在内存中,快表存放在高速缓冲曲,速度比内存快很多,当CPU访问内存时,尽可能命中高速缓存区的快表,从而提高虚拟机的寻址速度

为什么需要大页内存

在Linux操作系统上运行内存需求量较大的应用程序时,由于其采用的默认页面大小为4KB,因而将会产生较多的TLB miss和缺页中断,从而大大影响应用程序性能(也就是说,由于TLB大小考虑成本关系,一般最大也就512个页表,而操作系统默认页面大小为4K,如果此时虚拟机所需要的内存这512个页表放不下了,此时,就会向内存中的页表去寻址,此时虚拟机性能将会降低)

当操作系统以2MB甚至更大作为分页的单位时,将会大大减少TLBmiss和缺页中断的数量,显著提高应用程序的性能,这也正是Linux内核引入大页面的直接原因(原本一个页对应4KB的内存,虚拟机需要访问8KB的内存时,就需要占用两个快表,修改默认页大小为2MB时,虚拟机访问2MB的内存页仅仅占用1个快表)

TLB存储极限时,就会发生TLB Miss,之后,OS就会命令CPU去访问内存的页表,如果频繁的出现TLB miss,程序的性能会下降的很快,为了让TLB可以存储更多的页地址映射关系,我们的做法是调大内存分页大小

简单描述

CPU是通过寻址去访问内存的,内存的地址也是保存在内存中的,但CPU的速度要比内存速度快非常多,为了提高CPU的寻址速度而新增了一个模块:TLB(页表寄存器缓冲),以加速CPU的寻址速度,CPU在访问内存时优先在TLB中查找内存地址,当TLB中找不到内存地址时才会去内存中查找,由于成本的关系,块表不可能做的很大,通常只存放16~512个页表项。

一般情况下,内存默认页面大小为4KB,即使512个页表项也放不了多少内存地址,如果CPU在TLB中没有查询到内存地址就会去内存中去查找,从而产生TLB miss,虚拟机性能依旧无法得到最大的提升。

而大页内存就是将将传统的小页面(通常为4KB)替换为更大的页面(通常为2MB或更大),每个页表项对应的物理内存范围也更大,因此可以减少页表项的数量,从而降低TLB miss 的概率。

相关推荐
盛夏52013 小时前
Docker容器化部署SpringBoot+Vue项目:从零到一在阿里云宝塔面板的实践指南
阿里云·docker·云计算
狐5714 小时前
2026-01-10-云计算问答题部分整理-期末复习
云计算·期末复习
2401_8612775515 小时前
中国电信星辰AI大模型有哪些主要功能
人工智能·云计算·软件工程·语音识别
Akamai中国1 天前
基准测试:Akamai云上的NVIDIA RTX Pro 6000 Blackwell
人工智能·云计算·云服务·云存储
oMcLin1 天前
如何在 Ubuntu 22.04 LTS 上部署并优化 OpenStack 云计算平台,实现多租户虚拟化与弹性伸缩?
ubuntu·云计算·openstack
Tob管理笔记1 天前
建筑业如何精准开拓优质客户?技术驱动下的方法论与实践
大数据·云计算·数据库开发
咕噜企业分发小米2 天前
独立IP服务器有哪些常见的应用场景?
人工智能·阿里云·云计算
Mr. zhihao2 天前
使用 KMS 管理阿里云 OSS 临时凭证(AK/SK/STS):原理、对比与实战代码示例
阿里云·云计算
奇树谦2 天前
FastDDS阿里云DDSRouter安装和使用(失败)
elasticsearch·阿里云·云计算
虎冯河2 天前
阿里云 + 宝塔面板环境Python 项目从 0 到 1 部署全流
python·阿里云·云计算