Уведомление о перемещении поста

Я только что переместил этот вопрос (с небольшими изменениями) из вопроса на StackOverflow (который я удалил, так как кросс-постинг настоятельно не рекомендуется), который не был там отвечен и, возможно, лучше подходит сюда.

На вопрос на StackOverflow было оставлено два комментария (но ни одного ответа). Вот краткое содержание этих комментариев (обратите внимание, что вам может понадобиться прочитать сам вопрос, чтобы понять это):

• Подход с файловой системой позволяет использовать libhugetlbfs, который может делать всевозможные вещи.
  • Это меня не убеждает – если я, как программист приложений, могу выделять большие страницы, не прибегая к файловой системе, так и libhugetlbfs тоже может, верно?
• Использование файловой системы позволяет установить разрешения на то, кто может выделять большие страницы.
  • Конечно, но это не обязательно делать через файловую систему. Если кто угодно может использовать mmap(…, MAP_HUGETLB, …), то любой, кому отказан доступ на уровне файловой системы, все равно может исчерпать все большие страницы, используя метод mmap.

Актуальный вопрос

В настоящее время я изучаю различные способы выделения памяти в больших страницах под Linux. Я как-то не могу осознать концепцию ‘файловой системы’ HugeTLB. Обратите внимание, что я не говорю о прозрачных больших страницах – это совершенно другое.

Обычный способ

Обычная мудрость (как, например, представлено в вики Debian или документации ядра) заключается в следующем:

• Убедитесь, что ваша конфигурация ядра настроена правильно
• Установите различные параметры ядра правильно
• Смонтируйте специальную файловую систему (hugetlbfs) в какой-либо произвольный каталог, скажем, /dev/hugepages/ (это, кажется, по умолчанию в Fedora…)
• mmap() файл в этом каталоге в ваше адресное пространство, т.е. что-то вроде:

int fd = open("/dev/hugepages/myfile, O_CREAT | O_RDWR, 0755);
void * addr = mmap(0, 10*1024*1024, (PROT_READ | PROT_WRITE), MAP_SHARED, fd, 0);

… и если эти два вызова успешны, я должен получить addr, указывающий на 10 МБ памяти, выделенной в пяти огромных страницах по 2 МБ. Отлично.

Легкий способ

Однако это кажется ужасно усложненным?

По крайней мере, в Linux 5.15 вся эта файловая система кажется совершенно ненужной. Я только что попробовал это:

• ядро настроено с HugeTLBfs
• параметры ядра установлены правильно (т.е., vm.nr_hugepages > 0)
• нигде не смонтирован hugetlbfs

А затем просто сделайте mmap анонимной памяти:

void *addr = mmap(0, 10*1024*1024, (PROT_READ | PROT_WRITE),
                  (MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_HUGETLB), 0, 0);

Это дает мне 10 МБ памяти, выделенной в больших страницах (по крайней мере, если я правильно интерпретирую флаги в таблице страниц).

Почему файловая система?

Итак, мой вопрос: почему файловая система? Действительно ли “необходимо” проходить через файловую систему, как предполагают различные руководства, а моя попытка выше была просто удачной? Есть ли у подхода с файловой системой другие преимущества (кроме наличия файла, который представляет части вашей ОЗУ, что, похоже, является огромным подводным камнем…)? Или это может быть просто остаток из какого-то предыдущего времени, когда MAP_ANONYMOUS | MAP_HUGETLB не был разрешен?

Одно из отличий между этими двумя способами заключается в управлении временем жизни.
Если процесс, который выделил большую страницу, погибает, большие страницы, выделенные с помощью простого mmap, будут немедленно возвращены ядру, в то время как большие страницы, выделенные с помощью hugetlbfs, останутся.

Это может быть важно, когда большие страницы разделяются между процессами или когда они используются с каким-либо аппаратным устройством, которое выполняет DMA с ними или к ним. В таких случаях вы захотите отложить освобождение страниц до тех пор, пока все пользователи страниц не завершат свою работу.