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Huge Page とは何ですか? これを使用する利点は?

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Environment

  • Red Hat Enterprise Linux (すべてのバージョン)

Issue

  • Huge Page とは何ですか? これを使用するとどんな利点がありますか?

Resolution

  • Hugepage の機能により、現代的なハードウェアアーキテクチャに備わっている複数のページサイズを Linux カーネルで使用できます。Linux は物理 RAM も swap も両方からマップされている仮想メモリの複数ページを作成します。ページは仮想メモリの基本単位で、x86 アーキテクチャのデフォルトページサイズは 4096 バイトです。
  • Linux は、"Translation Lookaside Buffers" (TLB) と呼ばれる CPU アーキテクチャのメカニズムを使用して、仮想メモリページから実際の物理メモリアドレスへのマッピングを管理します。TLB は限られたハードウェアリソースであるため、デフォルトのページサイズで物理メモリを大量に使用すると TLB が消費され、処理のオーバーヘッドをもたらします (4096 バイトサイズのページによって多くの TLB リソースが消費されます。) Huge Page を使用すると、より大きなサイズのページを作成でき、各ページは一つの TLB リソースを消費します。Huge Page を作成すると、Huge Page にマッピングされた物理メモリは通常のメモリ割り当ての影響を受けなくなり、カーネルの仮想メモリーマネージャで管理できなくなるため、Huge Page は実質 '保護され'、Huge Page を必要とするアプリケーションのみが利用できるという副次的な効果があります。Huge Page は物理 RAM に '固定' され、スワップアウトできません。
  • 通常は特有の高位メモリを使用するアプリケーションのために、そしてシステムが高メモリ負荷下にあってもページがスワップアウトされないように、Huge Page を割り当てます。また、32 ビットシステムでメモリ使用量を管理するために Huge Page を割り当てます。Huge Page を作成して、それを使用するようにアプリケーションを設定すると、カーネルが管理するページが減るため、カーネルによるメモリ管理のオーバーヘッドが減ります。カーネルの仮想メモリーマネージャは低位メモリを利用します。管理するページが少ない場合は、低位メモリはあまり消費されません。
  • Linux 2.6 シリーズのカーネルでは、カーネルをビルドする際に CONFIG_HUGETLB_PAGE の機能を用いると hugepage が有効になります。Red Hat Enterprise Linux 4 以降のリリースに対して Red Hat が提供しているすべてのカーネルでは、この機能が有効になっています (この英語版の記事が作成されている時点ではバージョン 6 が提供されています)。
  • 大量のメモリを持つシステムは、hugepage のためにメモリーの一部を選り分けることで、メモリーをより効果的に利用できるように設定できます。このページの実際のサイズは、システムアーキテクチャによって異なります。一般的な x86 システムの Huge Page サイズは 2048 キロバイトです。huge page のサイズは /proc/meminfo で確認できます。

    # cat /proc/meminfo |grep Hugepagesize
    Hugepagesize:2048 kB
    
  • RHEL6 以降の場合は、次のコマンドを使用して利用可能な Hugepagesizes を確認できます。この値の単位はバイトです。

    # hugeadm --page-sizes-all
    2097152
    

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