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8.3. Kernel Same-page Merging (KSM)

KVM ハイパーバイザーが使用する Kernel same-page Merging (KSM) により、KVM ゲストは同じメモリーページを共有できます。これらの共有ページは通常、一般的なライブラリーまたは他の同一の使用頻度の高いデータです。KSM を使用すると、メモリーの重複を避けることで、同一または同様のゲストオペレーティングシステムのゲスト密度が大きくなります。
共有メモリーの概念は、最新のオペレーティングシステムでは一般的です。たとえば、プログラムが最初に起動されると、そのプログラムはすべてのメモリーを親プログラムと共有します。子プログラムまたは親プログラムがこのメモリーを変更しようとすると、カーネルは新しいメモリー領域を割り当て、元のコンテンツをコピーして、プログラムがこの新しい領域を変更できるようにします。これは、コピーオンライトとして知られています。
KSM は、この概念を逆に使用する Linux 機能です。KSM を使用すると、カーネルはすでに実行中の 2 つ以上のプログラムを検証し、それらのメモリーを比較できます。いずれかのメモリー領域またはページが同一である場合、KSM は複数の同一のメモリーページを 1 つのページに減らします。このページは、コピーオンライトとしてマークされます。ページのコンテンツがゲスト仮想マシンによって変更された場合、そのゲスト用に新しいページが作成されます。
これは、KVM を使用した仮想化に役立ちます。ゲスト仮想マシンが起動すると、ホスト qemu-kvm プロセスからのみメモリーを継承します。ゲストが実行されると、ゲストが同じオペレーティングシステムまたはアプリケーションを実行しているときに、ゲストオペレーティングシステムイメージのコンテンツを共有できます。KSM を使用すると、KVM はこれらの同一のゲストメモリー領域を共有するように要求できます。
KSM は、メモリーの速度と使用率を強化します。KSM では、共通のプロセスデータがキャッシュまたはメインメモリーに保存されます。これにより、KVM ゲストのキャッシュミスが減少し、一部のアプリケーションとオペレーティングシステムのパフォーマンスが向上します。次に、メモリーを共有すると、ゲストの全体的なメモリー使用量が削減され、リソースの密度と使用率が向上します。
注記
Red Hat Enterprise Linux 7 では、KSM は NUMA に対応しています。これにより、ページのコアレッシング中に NUMA の局所性を考慮できるため、ページがリモートノードに移動されることに関連するパフォーマンスの低下を防ぐことができます。Red Hat は、KSM が使用されている場合に、ノード間のメモリーマージを回避することを推奨します。KSM を使用している場合は、/sys/kernel/mm/ksm/merge_across_nodes を 0 に変更して、NUMA ノード間でページがマージされないようにします。これは、virsh node-memory-tune --shm-merge-across-nodes 0 コマンドを使用して実行できます。カーネルメモリーが計算した統計情報は、ノード間での大量のマージ後にはそれぞれの間で相反する場合があります。そのため、KSM デーモンが大量のメモリーをマージすると、numad が混乱する可能性があります。システムに未使用のメモリーが大量にあると、KSM デーモンをオフにして無効にすることでパフォーマンスが高まる場合があります。NUMA の詳細については 9章NUMA を参照してください。
重要
KSM を考慮しなくても、スワップサイズがコミットされた RAM に対して十分であることを確認してください。KSM は、同一または類似のゲストの RAM 使用量を削減します。十分なスワップスペースがない状態でゲストを KSM でオーバーコミットすることは可能ですが、ゲスト仮想マシンのメモリーを使用するとページが非共有になる可能性があるため、お勧めしません。
Red Hat Enterprise Linux は、KSM を制御するために 2 つの異なる方法を使用します。
  • ksm サービスは、KSM カーネルスレッドを開始および停止します。
  • ksmtuned サービスは、ksm サービスを制御およびチューニングし、same-page マージを動的に管理します。ksmtuned は、ksm サービスを開始し、メモリー共有が不要な場合は ksm サービスを停止します。新しいゲストが作成または破棄された場合、ksmtuned に retune パラメーターを実行するように指示する必要があります。
これらのサービスは両方とも、標準のサービス管理ツールで制御されます。
注記
Red Hat Enterprise Linux 6.7 では、KSM はデフォルトでオフになっています。

8.3.1. KSM サービス

  • ksm サービスは qemu-kvm パッケージに含まれています。
  • ksm サービスが開始されていない場合、Kernel same-page merging (KSM) は 2000 ページのみを共有します。このデフォルト値を使用すると、メモリー節約の利点が限定されます。
  • ksm サービスが開始されると、KSM はホストシステムのメインメモリーの最大半分を共有します。ksm サービスを開始して、KSM がより多くのメモリーを共有できるようにしてください。 
# systemctl start ksm
Starting ksm:                                              [  OK  ]
ksm サービスは、デフォルトの起動シーケンスに追加できます。systemctl コマンドを使用して ksm サービスを永続化します。 
# systemctl enable ksm