Message-ID: <CAJy-AmnAw2-CHWZsHR18N9_5wgAm47HTOfFXL34ZoBisPCY7nw@mail.gmail.com>
Date:   Wed, 29 Jun 2022 14:37:22 +0800
From:   Alex Shi <seakeel@...il.com>
To:     Guo Mengqi <guomengqi3@...wei.com>
Cc:     Alex Shi <alexs@...nel.org>, Yanteng Si <siyanteng@...ngson.cn>,
        Jonathan Corbet <corbet@....net>, "Wu X.C." <bobwxc@...il.cn>,
        Linux Doc Mailing List <linux-doc@...r.kernel.org>,
        LKML <linux-kernel@...r.kernel.org>, xuqiang36@...wei.com
Subject: Re: [PATCH -next] docs/zh_CN: add vm transhuge translation

On Tue, Jun 28, 2022 at 9:43 PM Guo Mengqi <guomengqi3@...wei.com> wrote:
>
> Translate .../vm/transhuge.rst into Chinese.
>
> Signed-off-by: Guo Mengqi <guomengqi3@...wei.com>
> ---
>  Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst |   2 +-
>  .../translations/zh_CN/vm/transhuge.rst       | 151 ++++++++++++++++++
>  2 files changed, 152 insertions(+), 1 deletion(-)
>  create mode 100644 Documentation/translations/zh_CN/vm/transhuge.rst
>
> diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst b/Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst
> index c77a56553845..2d82b15b272b 100644
> --- a/Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst
> +++ b/Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst
> @@ -59,11 +59,11 @@ Linux内存管理文档
>     vmalloced-kernel-stacks
>     z3fold
>     zsmalloc
> +   transhuge
>
>  TODOLIST:
>  * arch_pgtable_helpers
>  * free_page_reporting
>  * hugetlbfs_reserv
>  * slub
> -* transhuge
>  * unevictable-lru
> diff --git a/Documentation/translations/zh_CN/vm/transhuge.rst b/Documentation/translations/zh_CN/vm/transhuge.rst
> new file mode 100644
> index 000000000000..a7bed8b13a47
> --- /dev/null
> +++ b/Documentation/translations/zh_CN/vm/transhuge.rst
> @@ -0,0 +1,151 @@
> +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
> +.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
> +
> +:Original: Documentation/vm/transhuge.rst
> +
> +:翻译:
> +
> + 郭梦琪 Guo Mengqi <guomengqi3@...wei.com>
> +
> +:校译:
> +
> +==============
> +透明大页机制
> +==============
> +
> +本文档描述透明大页（THP）的设计理念，以及它是如何与内存管理系统其他部分交互的。
> +
> +设计原则
> +========
> +
> +- “优雅fallback”：有些mm组件不了解透明大页的存在，它们的回退方法是将PMD页表项

"fallback" could be translated as '回退' here.

> +  拆分成PTE页表项。必要时还需要拆分透明大页。这样就可以在常规大小的页或页表项上
> +  继续工作。
> +
> +- 如果内存碎片化导致大页分配失败，则分配常规页作为替代放入原vma中，此期间不应
> +  产生任何失败或明显延迟，不要引起用户态的注意。
> +
> +- 如果一些进程退出后释放了空余的大页（不论在伙伴系统还是在VM），由常规页支持的
> +  guest物理内存应该自动重新申请为大页。(通过khugepaged进程)
> +
> +- 透明大页不需要预留内存，而是尽可能使用已经存在的大页。（唯为避免不可移动的页
> +  将整个内存碎片化，唯一可能的预留是在kernelcore=的设置中。不过这个调整并不仅
> +  针对透明大页，而对内核中所有动态的多级页面申请都通用。）
> +
> +get_user_pages和follow_page
> +===========================
> +
> +不论对单个大页还是hugetlbfs，使用get_user_pages和follow_page时，返回的会是首页或
> +尾页。大多数情况下调用get_user_page功能的人不关心页的大小，只关心页的真实物理
> +地址以及暂时的pin页，好在I/O结束后将页释放。但在驱动中，在某些情况下有可能访问

'pin' could be translated as 固定 here.

> +尾页的page_struct（如检查page->mapping字段），这时应该转而检查首页。一旦首页或者
> +尾页被引用，大页就不能再被拆分了。
> +
> +.. note::
> +   以上限制不是针对GUP API新增，而是为了与在hugetlbfs中保持一致。这样如果驱动
> +   能在hugetlbfs中使用GUP，就能够切换到透明大页机制支持的GUP。
> +
> +优雅fallback
> +============
> +
> +为查页表流程增加大页支持只需添加split_huge_pmd(vma, pmd,
> +addr)即可。其中pmd为pmd_offset返回值。要为代码添加透明大页支持很简单，搜索
> +"pmd_offset"并将split_huge_pmd添加到所有返回的pmd后面。这短短一行的fallback函数
> +很巧妙，为我们省去了额外的适配代码（通常会很长或者很复杂）。
> +
> +如果你需要在没有页表的情况下处理一个大页，可以使用split_huge_page(page)把它拆分
> +成小页。linux VM就是通过这种方式将大页换出。如果页面被pin住了，split_huge_page
> +就会失败。
> +
> +例子：添加一行代码使mremap.c支持透明大页::
> +
> +        diff --git a/mm/mremap.c b/mm/mremap.c
> +        --- a/mm/mremap.c
> +        +++ b/mm/mremap.c
> +        @@ -41,6 +41,7 @@ static pmd_t *get_old_pmd(struct mm_stru
> +                return NULL;
> +
> +                pmd = pmd_offset(pud, addr);
> +        +       split_huge_pmd(vma, pmd, addr);
> +                if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
> +                    return NULL;
> +
> +大页支持中的锁使用
> +==================
> +
> +我们希望尽可能多的代码能原生支持透明大页，因为调用split_huge_page()和
> +split_huge_pmd()还是有开销的。
> +
> +要让查页表操作变得能处理huge pmd，只需对pmd_offset返回的pmd调用
> +pmd_trans_huge()。一定要持有mmap_lock读锁，以避免khugepaged在此期间申请新的
> +大页pmd（khugepaged collapse_huge_page会持有mmap_lock写锁而非anon_vma lock）。
> +如果pmd_trans_huge返回false，那就回到原来的流程。如果pmd_trans_huge返回true，

'false' could be translated as 假, 'true' is 真.

> +就需要先持有页表锁(pmd_lock())，然后再调一次pmd_trans_huge. 持页表锁是为了防止
> +大页pmd被转换成小页（split_huge_pmd可以跟查页表操作同时进行）。如果第二次
> +pmd_trans_huge返回false,那就释放页表锁，依然回到原有流程。如果返回true，就可以
> +继续处理huge pmd和hugepage了。处理完毕，再释放页表锁。
> +
> +引用计数和透明大页
> +==================
> +
> +THP的计数跟其他复合页的计数大致相同：
> +
> + - get_page()/put_page()和GUP都在首页上进行计数（修改head page->_refcount）
> +
> + - 尾页的_refcount永远是0. get_page_unless_zero()永远无法get到尾页。
> +
> + - map/unmap特定PTE entry时，增减的是复合页中相应子页的_mapcount.
> +
> + - map/unmap整个复合页时，增减的是compound_mapcount属性。该属性保存在第一个
> +   尾页中。对于文件中的大页，还要增加所有子页中的_mapcount，这样是为了在检测
> +   子页的解映射时不需考虑竞争问题。
> +
> +PageDoubleMap() 表明大页 *可能* 被映射为了PTE.
> +
> +对匿名页，PageDoubleMap()也表示所有子页的_mapcount都偏移了1.
> +在页被同时映射为了PMD和PTE的情况下，这个额外的引用可以避免子页解映射时的竞争。
> +
> +这个优化也可以追踪每个子页mapcount所带来的性能开销。另一种解决方法是在每次
> +map/unmap整个复合页时更改所有子页的_mapcount.
> +
> +对于匿名页，如果页面的PMD在首次被拆分时同时还具有PMD映射，则设置PG_double_map;
> +当compound_mapcount值降为0时，取消设置。
> +
> +对于映射到文件的页，在其首次映射PTE时，设置PG_double_map; 在页面从页缓存
> +page cache中移除时，取消设置。
> +
> +split_huge_page中，在清除page struct中所有PG_head/tail位之前，需要先将首页中的
> +引用计数refcount分发到所有其他尾页中。页表项PTE占用的引用计数很好处理，但剩下的
> +引用计数来源难以确定（如通过get_user_pages的pin页）。如果大页被pin住，
> +split_huge_page()会失败。页的引用计数必须等于所有子页mapcount之和再加一（因为
> +split_huge_page的调用者也必须对首页持有一个引用）。
> +
> +对匿名页，split_huge_page用页表项迁移（migration
> +entries）保持来page->_refcount和page->_mapcount稳定。对文件页，直接解映射就好。
> +
> +这套机制对物理内存扫描（physical memory scanners）也安全，scanner唯一合法引用页
> +的途径就是get_page_unless_zero().
> +
> +没调atomic_add()时，所有尾页的_refcount都为0. 这时scanner无法获取尾页的引用。
> +调了atomic_add()后，我们也不在乎页的_refcount是多少了。只要知道应该从首页的引用
> +计数减去多少即可。
> +
> +对首页进行get_page_unless_zero()是可以成功的。此时引用计数的再分配非常明了：
> +引用计数将会留在首页中。
> +
> +split_huge_pmd()对引用计数没有任何限制，在任何时候都可以拆分PMD，而且永远不会
> +失败。
> +
> +局部unmap和deferred_split_huge_page()函数
> +==========================================
> +
> +透明大页通过munmap()或其他方式解映射时，并不会立即释放内存。在page_remove_rmap()
> +中检查透明大页的某个子页是否已经还在使用，并将透明大页加入一个预备队列，当内存

'已经还在' duplicate meaning, leave one is fine.

Thanks
Alex
> +使用需求变大时，把透明大页拆分，释放已经不用的子页。
> +
> +如果检测到局部unmap，由于处在锁中，无法拆页。而且在很多情况下，透明大页会跨VMA,
> +这时会在exit(2)中进行局部unmap，这时拆页效果适得其反。
> +
> +deferred_split_huge_page函数就是用来进行上文所说的将页排队以预备后续的拆分。真正
> +的拆页操作是通过内存压力导致的shrinker函数来触发。
> +
> --
> 2.17.1
>

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