hugetlbfs的使用测试

最新推荐文章于 2025-03-06 13:55:51 发布

书笑生

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分类专栏：内存管理文章标签： linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_48101150/article/details/117824214

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本文详细介绍了Linux内核如何通过hugetlbfs支持2MB的大页面，以减少TLB Miss和缺页中断，提高性能。内容包括hugetlbfs的使用、配置、测试代码和初始化过程，强调了hugetlbfs对于内存管理的补充作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

hugetlbfs

CPU缓存中有一组缓存专门用于缓存TLB，但其大小是有限的。当采用的默认页面大小为 4KB，其产生的TLB较大，因而将会产生较多 TLB Miss 和缺页中断，从而大大影响应用程序的性能。操作系统以 2MB 甚至更大作为分页的单位时，将会大大减少 TLB Miss 和缺页中断的数量，显著提高应用程序的性能。这也正是 Linux 内核引入大页面支持的直接原因。好处是很明显的，假设应用程序需要 2MB 的内存，如果操作系统以 4KB 作为分页的单位，则需要 512 个页面，进而在 TLB 中需要 512 个表项，同时也需要 512 个页表项，操作系统需要经历至少 512 次 TLB Miss 和 512 次缺页中断才能将 2MB 应用程序空间全部映射到物理内存；然而，当操作系统采用 2MB 作为分页的基本单位时，只需要一次 TLB Miss 和一次缺页中断，就可以为 2MB 的应用程序空间建立虚实映射，并在运行过程中无需再经历 TLB Miss 和缺页中断（假设未发生 TLB 项替换和 Swap）。

为了能以最小的代价实现大页面支持，Linux 操作系统采用了基于 hugetlbfs 特殊文件系统 2M 字节大页面支持。这种采用特殊文件系统形式支持大页面的方式，使得应用程序可以根据需要灵活地选择虚存页面大小，而不会被强制使用 2MB 大页面。

使用

使用巨页需要在内核编译的时候打开相关的配置选项：CONFIG_HUGETLBFS, CONFIG_HUGETLB_PAGE

命令 cat /proc/filesystems 还应该显示配置的“hugetlbfs”类型的文件系统在内核中。

命令 cat /proc/sys/vm/表示当前配置的hugetlb数量内核中的页面。超级用户可以动态请求更多（或释放一些预配置）大页面。

也可通过命令 grep Huge /proc/meminfo查看

可以通过命令sudo sysctl vm.nr_hugepages=192修改巨页的数量为192页。

内核编译完成并成功启动内核之后，将 hugetlbfs 特殊文件系统挂载到根文件系统的某个目录上去，以使得 hugetlbfs 可以访问。命令如下：

mount none /mnt/huge -t hugetlbfs

此后，只要是在 /mnt/huge/ 目录下创建的文件，将其映射到内存中时都会使用 2MB 作为分页的基本单位。值得一提的是，hugetlbfs 中的文件是不支持读 / 写系统调用 ( 如read()或write()等 ) 的，一般对它的访问都是以内存映射的形式进行的。

测试代码

 #include <fcntl.h>
 #include <sys/mman.h>
 #include <errno.h>
 #include<string.h>

 #define MAP_LENGTH      (10*1024*1024)

 int main()
 {
    int fd;
    void * addr;

/* create a file in hugetlb fs */
fd = open("/mnt/huge/test", O_CREAT | O_RDWR);
if(fd < 0){
    perror("Err: ");
    return -1;
}

/* map the file into address space of current application process */
addr = mmap(0, MAP_LENGTH, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if(addr == MAP_FAILED){
    perror("Err: ");
    close(fd);
    unlink("/mnt/huge/test");
    return -1;
}

/* from now on, you can store application data on huage pages via addr */
memset(addr,0,MAP_LENGTH);
getchar();

munmap(addr, MAP_LENGTH);
close(fd);
unlink("/mnt/huge/test");
return 0;

 }

2.在权限上做了处理，其实都是通过mmap系统调用