透明大页机制详解

透明大页技术概述：

透明大页（Transparent Huge Pages, THP）是一种内存管理技术，自RHEL 6起默认启用，用于所有应用程序。当内核尝试分配内存时，会优先考虑使用大页（2MB），只要内存映射区域自然对齐到2MB边界，任何Linux进程都可以接收这些大页。此外，内核自身的主要地址空间也是通过大页映射的，这有助于减少来自内核代码的TLB压力。

当没有可用的大页时（例如，由于物理连续内存不足），内核将回退到使用常规的4KB页面。与hugetlbfs不同，THP是可交换的，这意味着当需要时，大页会被分解成较小的4KB页面进行交换。

为了有效地使用大页，内核必须找到足够大的物理连续内存区域，并且这些区域还需要正确对齐。为此，引入了一个名为khugepaged的内核线程，它会定期尝试将当前使用的较小页面替换为大页分配，从而最大化THP的使用率。

用户无需修改应用程序即可利用大页（因此称为“透明”）。然而，对于希望优化大页使用的应用程序，可以使用posix_memalign()函数确保大型分配对齐到大页（2MB）边界。

目前，THP仅限于匿名内存区域，但计划扩展至tmpfs和页面缓存。THP的相关参数可以通过/sys树下的/sys/kernel/mm/transparent_hugepage路径进行调整。

检查透明大页状态：

1. 对于Red Hat Enterprise Linux系统，可以使用命令cat /sys/kernel/mm/redhat_transparent_hugepage/enabled来检查透明大页是否启用。

2. 对于其他Linux系统，应使用cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled命令。如果输出显示为[always]，则表示透明大页已启用；若显示[never]或[madvise]，则表示透明大页被禁用。

3. 如果HugePages_Total返回0，也意味着透明大页功能被禁用。

4. 同样地，cat /proc/sys/vm/nr_hugepages返回0也表明透明大页功能未启用。

启用或禁用透明大页：

可以通过以下方法之一禁用或启用透明大页：

1. 在/etc/grub.conf文件中添加transparent_hugepage=never参数，使系统在启动时禁用透明大页。

2. 在/etc/rc.local文件中加入以下脚本，以便在系统启动后自动禁用透明大页：
if test -f /sys/kernel/mm/redhat_transparent_hugepage/enabled; then
echo never > /sys/kernel/mm/redhat_transparent_hugepage/enabled
fi

上述配置更改后需重启系统以生效。如果不希望重启，也可以直接执行以下命令：
echo never > /sys/kernel/mm/redhat_transparent_hugepage/enabled

注意事项：

1. 自RedHat 6、OEL 6、SLES 11以及UEK2内核开始，默认启用了透明大页功能，旨在提升内存管理性能。

2. 32位RHEL 6不支持透明大页。

3. Oracle官方建议在使用RedHat 6、OEL 6、SLES 11及UEK2内核时禁用透明大页，因为其可能导致RAC环境下的节点异常重启和性能问题，以及单机环境中的性能下降。Oracle推荐使用标准大页来代替透明大页以获得更好的性能。

4. 在安装Vertica Analytic Database时，同样需要禁用透明大页功能。

参考资料：

- Red Hat解决方案文档

- Soso技术文章