当前位置：首页 > news >正文

Linux kernel damon实现

news 2025/6/6 9:28:15

一：简介

DAMON :Data access monitor。是Linux kernel新提供的内存访问监控框架。它的核心思想是使用一种采样（sampling）技术来确定哪些内存是正在使用的，哪些是正在闲置的。进程的虚拟地址空间或者全局物理地址被分成不同的区域（region），划分出来的区域的 size 并不相同，而是根据活跃情况来划分的。接下来随着时间的推移会对最繁忙的区域进行更细地划分，从而进行更精细的监控。在每个区域内会随机选择一个 page 进行监控，它的活跃程度就被认为是代表了整个区域的情况。在需要的时候，DAMON 会以直方图（histogram）的形式生成一份报告来报告每个内存区域的繁忙程度。最后可以根据设置的条件对内存进行回收。

二：整体实现

采样周期，sample_interval：指每次数据采集的间隔。

统计周期，aggregations_interval：指采样一段时间后，汇总数据的周期。

Damon监控进程运行的函数是kdamond_fn，也是实现监控架构的主要逻辑。

数据结构关系：

三：Damon实现细节

1:prepare access check

采样之前需要执行prepare_access_checks，遍历ctx中的target包含的region，为每个region确定采样地址，然后调用mkold函数，去掉page中的标签。

static void __damon_va_prepare_access_check(struct damon_ctx *ctx,struct mm_struct *mm, struct damon_region *r)
{r->sampling_addr = damon_rand(r->ar.start, r->ar.end);//随机获region中的地址damon_va_mkold(mm, r->sampling_addr);//mkold函数去掉标签
}

虚拟地址的mkold函数实现：物理地址类似

void damon_ptep_mkold(pte_t *pte, struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
{bool referenced = false;struct page *page = damon_get_page(pte_pfn(*pte));if (!page)return;if (pte_young(*pte)) {referenced = true;*pte = pte_mkold(*pte);//去掉pte的_PAGE_ACCESSED flag}
#ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIERif (mmu_notifier_clear_young(mm, addr, addr + PAGE_SIZE))referenced = true;
#endif /* CONFIG_MMU_NOTIFIER */if (referenced)set_page_young(page);//如果pte刚被访问就设置young flagset_page_idle(page); //mkold主要设置page idle.put_page(page);
}

2:check access

采样期间，检测sample address是否被访问。

static void __damon_va_check_access(struct damon_ctx *ctx,struct mm_struct *mm, struct damon_region *r)
{/*避免重复检查*/if (mm == last_mm && (ALIGN_DOWN(last_addr, last_page_sz) ==ALIGN_DOWN(r->sampling_addr, last_page_sz))) {if (last_accessed)r->nr_accesses++;return;}//damon_va_young函数确定这个地址是否被访问过。last_accessed = damon_va_young(mm, r->sampling_addr, &last_page_sz);if (last_accessed)r->nr_accesses++;last_mm = mm;last_addr = r->sampling_addr;
}测试page(va,pa都一样)是否被访问主要是通过如下逻辑代码：if (pte_young(*pte) || !page_is_idle(page) ||mmu_notifier_test_young(walk->mm, addr)) {*priv->page_sz = PAGE_SIZE;priv->young = true;  //代表page被访问过}
主要根据页表访问会设置pte为young来判断。

3:apply schemes

统计周期结束后，对满足采样条件的区间执行对应的策略。

scheme->action由用户指定对应的策略，比如换出内存。最后调用madvise相关的函数实现。

Reclaim模块的话是直接调用shrink_page_list回收物理内存。如下代码是虚拟内存相关。

static int damon_va_apply_scheme(struct damon_ctx *ctx, struct damon_target *t,struct damon_region *r, struct damos *scheme)
{int madv_action;switch (scheme->action) {case DAMOS_WILLNEED:madv_action = MADV_WILLNEED;break;case DAMOS_COLD:madv_action = MADV_COLD;break;case DAMOS_PAGEOUT:madv_action = MADV_PAGEOUT;break;case DAMOS_HUGEPAGE:madv_action = MADV_HUGEPAGE;break;case DAMOS_NOHUGEPAGE:madv_action = MADV_NOHUGEPAGE;break;case DAMOS_STAT:return 0;default:pr_warn("Wrong action %d\n", scheme->action);return -EINVAL;}return damos_madvise(t, r, madv_action);
}