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A Comprehensive Study on Solving Memory Bloat Under Virtualization

delete2026-02-01
delete0
PRE
AI
C
Chuandong Li *
Z
Zhe Tang
D
Dong Liu
Z
Zhihong Xue
X
Xiaolin Wang
Z
Zhenlin Wang
Y
Yingwei Luo
D
Diyu Zhou
DOI:10.1145/3769429delete
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摘要

摘要

En 中文
巨页在虚拟化环境下能有效减少地址翻译开销。然而,巨页可能导致内存膨胀问题,该问题主要表现为两种形式:热膨胀和用量膨胀。热膨胀发生在对巨页的访问高度偏向于少量基础页时,导致hypervisor(错误地)将整个巨页归类为热点。热膨胀破坏了包括分层内存和页面共享在内的多种关键虚拟化技术。用量膨胀指的是巨页中尚未分配的基础页,导致虚拟机(VM)过度请求内存。以往解决内存膨胀的方法要么需要硬件修改,要么仅针对特定场景且不适用于hypervisor。本文提出HUGESCOPE,一个轻量级、高效且通用的系统,基于商用硬件解决虚拟化环境下的内存膨胀问题。HUGESCOPE包含一种高效精确的页面跟踪机制,利用hypervisor中的间接内存翻译的中间层级。HUGESCOPE提供通用框架支持页面拆分与合并策略,考虑内存压力,以及页访问的最近性、频率和倾斜度。此外,HUGESCOPE具有通用性和模块化特性。它不仅能轻松应用于多种热膨胀相关场景,包括分层内存管理(HS-TMM)和页面共享(HS-SHARE),还能无缝向虚拟机暴露其能力以解决用量膨胀问题(HS-HP)。评估表明,通过解决热膨胀,HUGESCOPE引入不足4%的开销,HS-TMM性能提升最高达vTMM的61%,HS-SHARE内存节省比Ingens多41%且性能相当;通过解决用量膨胀,HS-HP可消除过度内存使用,性能提升最高达HawkEye的11%。
Keyword:
Virtulization
huge page
tiered memory
page sharing
memory bloat

期刊

A
ACM Transactions on Computer Systems
IF:
1.8
论文数:
26
被引数:
1.1K

机构

Z
Zhongguancun Laboratory
学者数:
274
论文数: 200
被引数: 0
P
peking university
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