Message-ID: <799a34b3-7469-41ba-238d-19a2251e65ac@huawei.com>
Date:   Fri, 1 Jul 2022 11:28:24 +0800
From:   "guomengqi (A)" <guomengqi3@...wei.com>
To:     YanTeng Si <siyanteng@...ngson.cn>, <alexs@...nel.org>,
        <corbet@....net>, <bobwxc@...il.cn>, <linux-doc@...r.kernel.org>,
        <linux-kernel@...r.kernel.org>, <yizhou.tang@...pee.com>,
        Binbin Zhou <zhoubinbin@...ngson.cn>
CC:     <xuqiang36@...wei.com>
Subject: Re: [PATCH -next] docs/zh_CN: add vm transhuge translation


在 2022/6/29 11:50, YanTeng Si 写道:
> Hi Mengqi
>
> 在 2022/6/28 21:37, Guo Mengqi 写道:
>> 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
>
> When I apply your patch（next-tree）, git complains:
>
> Applying: docs/zh_CN: add vm transhuge translation
>
> error: Documentation/translations/zh_CN/vm/index.rst: does not exist 
> in index
> .git/rebase-apply/patch:180: new blank line at EOF.
> +
> Patch failed at 0001 docs/zh_CN: add vm transhuge translation
I found vm/ changed to mm/. Will fix this.
>>
>> 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
>
> huge 巨大
>
> large 大
>
>
> so 大页 -> 巨页
>
Please see the reply to later discussions with Wu XiangCheng.
>> +==============
>> +
>> +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。 
>>
>
> 以及它是如何与内存管理系统的其他部分交互的
>
ok
>> +
>> +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 
>>
>> +  
>> 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。
>
> How about
>
> 此期间不会产生任何失败或明显延迟，也不会引起用户态的注意。
>
ok
>> +
>> +- 
>> 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 
>>
> 空余 -> 空闲 or 可用
ok
>> +  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 
>>
> del 唯
ok
>> + 
>> 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。）
> 都适用 or 对xxxxx页面申请通用。
ok
>> +
>> +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 
>>
>
> 使用get_user_pages(GUP)
>
>> +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 
>>
>
> 调用GUP功能
>
ok
>> +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 
>>
>> +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， 
>>
>> +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。
> map/unmap： Either you don't translate, or you translate them all.
ok
>> +
>> +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。
> 页缓存 == page cache
ok
>> +
>> +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。 
>>
>
> 保持来 -> 来保持
ok
>
>> +
>> +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 
>>
>> +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。
>
> 由于xxxxx而且xxxxxx所以xxxxxxx
>
> 这时 is used too much
>
>
ok
>> +
>> +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。
>
> shrinker接口
ok
>
>> +
>
> CC Yizhou
>
> CC Binbin
>
>
> I like your way of translating docs, good job!
>
Thank you! : )
>
> Thanks，
> Yanteng
>
> .

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