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臧雷剛 Leigang Zang <zangleigang@hisilicon.com>
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基於DAMON的LRU排序¶
基於DAMON的LRU排序是一個靜態的內核模塊，旨在用於以主動的、輕量級的數據訪問模型 爲基礎的頁面優先級處理的LRU鏈表上，以使得LRU上的數據訪問模型更爲可信。
哪裏需要主動的LRU排序¶
在一個大型系統中，以頁爲粒度的訪問檢測會有比較顯著的開銷，LRU通常不會主動去排序， 而是對部分特殊事件進行部分的、響應式的排序，例如：特殊的用戶請求，系統調用或者 內存壓力。這導致，在有些場景下，LRU不能夠完美的作爲一個可信的數據訪問模型，比如 在內存壓力下對目標內存進行回收。
因爲DAMON能夠儘可能準確的識別數據訪問模型，同時只引起用戶指定範圍的開銷，主動的 執行DAMON_LRU_SORT讓LRU變得更爲可信是有益的，而且這隻需要較少和可控的開銷。
這是如何工作的¶
DAMON_LRU_SORT使用DAMON尋找熱頁（範圍內的頁面訪問頻率高於用戶指定的閾值）和冷頁 （範圍內的頁面在超過用戶指定的時間無訪問），並提高熱頁和降低冷頁在LRU中的優先級。 爲了避免在排序過程佔用更多的CPU計算資源，可以設置一個CPU佔用時間的約束值。在約 束下，分別提升或者降低更多的熱頁和冷頁。系統管理員也可以配置三個內存水位以控制 在何種條件下自動激活或者停止這種機制。
冷熱閾值和CPU約束的默認值是比較保守的。這意味着，在默認參數下，模塊可以廣泛且無 負作用的使用在常見環境中，同時在只消耗一小部分CPU時間的情況下，給有內存壓力的系 統提供一定水平的冷熱識別。
接口：模塊參數¶
使用此特性，你首先需要確認你的系統中運行的內核在編譯時啓用了
CONFIG_DAMON_LRU_SORT=y.
爲了讓系統管理員打開或者關閉並且調節指定的系統，DAMON_LRU_SORT設計了模塊參數。
這意味着，你可以添加 damon_lru_sort.<parameter>=<value> 到內核的啓動命令行
參數，或者在 /sys/modules/damon_lru_sort/parameters/<parameter> 寫入正確的
值。
下邊是每個參數的描述
enabled¶
打開或者關閉DAMON_LRU_SORT.
你可以通過設置這個參數爲 Y 來打開DAMON_LRU_SORT。設置爲 N 關閉
DAMON_LRU_SORT。注意，在基於水位的激活的情況下，DAMON_LRU_SORT有可能不會真正去
監測或者做LRU排序。對這種情況，參考下方關於水位的描述。
commit_inputs¶
讓DAMON_LRU_SORT再次讀取輸入參數，除了 enabled 。
在DAMON_LRU_SORT運行時，新的輸入參數默認不會被應用。一旦這個參數被設置爲 Y
，DAMON_LRU_SORT會再次讀取除了 enabled 之外的參數。讀取完成後，這個參數會被
設置爲 N 。如果在讀取時發現有無效參數，DAMON_LRU_SORT會被關閉。
hot_thres_access_freq¶
熱點內存區域的訪問頻率閾值，千分比。
如果一個內存區域的訪問頻率大於等於這個值，DAMON_LRU_SORT把這個區域看作熱區，並 在LRU上把這個區域標記爲已訪問，因些在內存壓力下這部分內存不會被回收。默認爲50%。
cold_min_age¶
用於識別冷內存區域的時間閾值，單位是微秒。
如果一個內存區域在這個時間內未被訪問過，DAMON_LRU_SORT把這個區域看作冷區，並在 LRU上把這個區域標記爲未訪問，因此在內存壓力下這些內存會首先被回收。默認值爲120 秒。
quota_ms¶
嘗試LRU鏈表排序的時間限制，單位是毫秒。
DAMON_LRU_SORT在一個時間窗口內（quota_reset_interval_ms）內最多嘗試這麼長時間來 對LRU進行排序。這個可以用來作爲CPU計算資源的約束。如果值爲0，則表示無限制。
默認10毫秒。
quota_reset_interval_ms¶
配額計時重置週期，毫秒。
配額計時重置週期。即，在quota_reset_interval_ms毫秒內，DAMON_LRU_SORT對LRU進行 排序不會超過quota_ms或者quota_sz。
默認1秒。
wmarks_interval¶
水位的檢查週期，單位是微秒。
當DAMON_LRU_SORT使能但是由於水位而不活躍時檢查水位前最小的等待時間。默認值5秒。
wmarks_high¶
空閒內存高水位，千分比。
如果空閒內存水位高於這個值，DAMON_LRU_SORT停止工作，不做任何事，除了週期性的檢 查水位。默認200(20%)。
wmarks_mid¶
空閒內存中間水位，千分比。
如果空閒內存水位在這個值與低水位之間，DAMON_LRU_SORT開始工作，開始檢測並對LRU鏈 表進行排序。默認150(15%)。
wmarks_low¶
空閒內存低水位，千分比。
如果空閒內存小於這個值，DAMON_LRU_SORT不再工作，不做任何事，除了週期性的檢查水 線。默認50(5%)。
sample_interval¶
監測的採樣週期，微秒。
DAMON對冷內存監測的採樣週期。更多細節請參考DAMON文檔 (詳細用法) 。默認5 毫秒。
aggr_interval¶
監測的收集週期，微秒。
DAMON對冷內存進行收集的時間週期。更多細節請參考DAMON文檔 (詳細用法) 。默認 100毫秒。
min_nr_regions¶
最小監測區域數量。
對冷內存區域監測的最小數量。這個值可以作爲監測質量的下限。不過，這個值設置的過 大會增加開銷。更多細節請參考DAMON文檔 (詳細用法) 。默認值爲10。
max_nr_regions¶
最大監測區域數量。
對冷內存區域監測的最大數量。這個值可以作爲監測質量的上限。然而，這個值設置的過 低會導致監測結果變差。更多細節請參考DAMON文檔 (詳細用法) 。默認值爲1000。
monitor_region_start¶
目標內存區域的起始物理地址。
DAMON_LRU_SORT要處理的目標內存區域的起始物理地址。默認，使用系統最大內存。
monitor_region_end¶
目標內存區域的結束物理地址。
DAMON_LRU_SORT要處理的目標內存區域的結束物理地址。默認，使用系統最大內存。
kdamond_pid¶
DAMON線程的PID。
如果DAMON_LRU_SORT是使能的，這個表示任務線程的PID。其它情況爲-1。
nr_lru_sort_tried_hot_regions¶
被嘗試進行LRU排序的熱內存區域的數量。
bytes_lru_sort_tried_hot_regions¶
被嘗試進行LRU排序的熱內存區域的大小（字節）。
nr_lru_sorted_hot_regions¶
成功進行LRU排序的熱內存區域的數量。
bytes_lru_sorted_hot_regions¶
成功進行LRU排序的熱內存區域的大小（字節）。
nr_hot_quota_exceeds¶
熱區域時間約束超過限制的次數。
nr_lru_sort_tried_cold_regions¶
被嘗試進行LRU排序的冷內存區域的數量。
bytes_lru_sort_tried_cold_regions¶
被嘗試進行LRU排序的冷內存區域的大小（字節）。
nr_lru_sorted_cold_regions¶
成功進行LRU排序的冷內存區域的數量。
bytes_lru_sorted_cold_regions¶
成功進行LRU排序的冷內存區域的大小（字節）。
nr_cold_quota_exceeds¶
冷區域時間約束超過限制的次數。
Example¶
如下是一個運行時的命令示例，使DAMON_LRU_SORT查找訪問頻率超過50%的區域並對其進行 LRU的優先級的提升，同時降低那些超過120秒無人訪問的內存區域的優先級。優先級的處 理被限制在最多1%的CPU以避免DAMON_LRU_SORT消費過多CPU時間。在系統空閒內存超過50% 時DAMON_LRU_SORT停止工作，並在低於40%時重新開始工作。如果DAMON_RECLAIM沒有取得 進展且空閒內存低於20%，再次讓DAMON_LRU_SORT停止工作，以此回退到以LRU鏈表爲基礎 以頁面爲單位的內存回收上。
# cd /sys/modules/damon_lru_sort/parameters
# echo 500 > hot_thres_access_freq
# echo 120000000 > cold_min_age
# echo 10 > quota_ms
# echo 1000 > quota_reset_interval_ms
# echo 500 > wmarks_high
# echo 400 > wmarks_mid
# echo 200 > wmarks_low
# echo Y > enabled