内核同页合并KSM

KSM(Kernel Samepage Merging)

共享内存的概念在现代操作系统中很常用了，比如，一个程序启动时会与父进程共用它的全部内存。当其中一个进程发生变化时，就会触发写时复制，把原来的内容写入到新的内存页中，再进行修改。这时其他的未改动的页面仍然是共享的。在执行完exec之后所有的页面不再共享，父子进程各有各的物理页。

共享内存是进程间通信的一种手段，多个进程的地址空间共享同一块物理内存，共享内存的进程在进行修改之后同样也会修改物理内存。

当linux启用了KSM之后，KSM会检查多个运行中的进程，并比对它们的内存。如果任何区域或者分页是一样的，KSM就会毫不犹豫地合并他们成一个分页。 那么新分页也是被标记成copy on write。如果VM要修改内存的话，那么linux就会分配新的内存给这个VM。

概述

KSM 是一种节省内存的重复数据删除功能，由 CONFIG_KSM=y 启用，在 2.6.32 中添加到 Linux 内核中。

KSM 最初是为与 KVM（在那里称为内核共享内存）一起使用而开发的，通过共享它们之间的公共数据，将更多虚拟机放入物理内存中。但它对于生成相同数据的许多实例的任何应用程序都非常有用。

KSM 守护进程 ksmd 会定期扫描那些已注册的用户内存区域，寻找可以被单个写保护页面(fork过后的父子进程页面只读)替换的相同内容页面（如果进程稍后想要更新其内容，则会自动复制该页面）。 KSM 守护进程在单次扫描中扫描的页面数量和两次扫描之间的时间使用sysfs 接口配置

KSM 只合并匿名（私有）页面，从不合并页面缓存（文件）页面。KSM 的合并页面最初被锁定在内核内存中，但现在可以像其他用户页面一样换出（但当它们换回时共享被破坏：ksmd 必须重新发现它们的身份并再次合并）。

使用 madvise 控制 KSM

通过使用 madvise(2) 系统调用，KSM 仅在应用程序建议作为合并候选对象的地址空间区域上运行：

int madvise(addr, length, MADV_MERGEABLE)

该应用程序可能会调用

int madvise(addr, length, MADV_UNMERGEABLE)

取消该建议并恢复未共享的页面：因此 KSM 取消合并它在该范围内合并的任何内容。注意：这个取消合并的调用可能会突然需要比可用内存更多的内存 - 可能会因 EAGAIN 而失败，但更有可能引起 Out-Of-Memory 杀手。

如果 KSM 未配置到正在运行的内核中，则 madvise MADV_MERGEABLE 和 MADV_UNMERGEABLE 只会以 EINVAL 失败。如果正在运行的内核是用 CONFIG_KSM=y 构建的，那么这些调用通常会成功：即使 KSM 守护进程当前没有运行，只要 KSM 守护进程启动，MADV_MERGEABLE 仍然会注册范围；即使该范围不能包含 KSM 可以实际合并的任何页面；即使MADV_UNMERGEABLE应用于一个从来