通过官方的文档（参加文章后面的描述）的说明，在2.6.32版本以后的kernel中都会默认激活这个机制。目前巍云使用的发行版是Ubuntu Server 12.04.2 x86_64，内核版本是3.5.0-23（真是相当的强悍啊，窃喜搞定了在上面跑巍云的事情，呵呵）。

是否激活了KSM机制呢？通过对198测试服务器的观察，发现：

1.内核编译参数里，的确存在这个选项，且已经yes：CONFIG_KSM=y

2.后台有ksmd进程在跑

3.使用同一个模板创建的三台虚拟机：i-52D409AB、i-454F08AE、i-490607E6，第一个是最先创建的，只有他按照预分配之占用了等量的物理内存，而后两台只占用了相当于1/2的物理内存分配置，当然，这是动态会变的

4.在/sys/kernel/mm/ksm目录下的确存在这些文件：full_scans pages_shared pages_sharing pages_to_scan pages_unshared pages_volatile run sleep_millisecs，这些文件里的数值显示了KVM内核目前进行的内存合并情况

问题来了：

1.他是否也能调用Swap空间，还是只能调用物理Memory

2.如果他能够调用Swap空间，那么调度机制是自己的，还是kvm module的，还是OS的

3.KSM提供了对物理内存超分的可能，如果虚拟机彼此内存里个性化数据比例上升，如何保证物理资源能够充足供应

4.KSM和Balloon什么关系，谁的优先级应该更高？效率更高？

附：

=====================================

官方的：

Kernel Samepage Merging

KSM is a memory-saving de-duplication feature, that merges anonymous (private) pages (not pagecache ones). Although it started this way, KSM is currently not suitable only for Virtual Machine use, but rather, it can be useful to any application which generates many instances of the same data

Enabling KSM

KSM only operates on those areas of address space which an application has advised to be likely candidates for merging, by using the madvise(2) system call: int madvise(addr, length, MADV_MERGEABLE).

The app may call int madvise(addr, length, MADV_UNMERGEABLE) to cancel that advice and restore unshared pages: whereupon KSM unmerges whatever it merged in that range. Note: this unmerging call may suddenly require more memory than is available - possibly failing with EAGAIN, but more probably arousing the Out-Of-Memory killer.

Status

Merged in linux 2.6.32. One needs to enable it via CONFIG_KSM=y

Results

TBD

Testing

You can verify KSM is in action, by checking for the existence of some of its /sys files, under /sys/kernel/mm/ksm/

They are:

pages_shared	how many shared pages are being used
pages_sharing	how many more sites are sharing them i.e. how much saved
pages_unshared	how many pages unique but repeatedly checked for merging
pages_volatile	how many pages changing too fast to be placed in a tree
full_scans	how many times all mergeable areas have been scanned

==================================================

老外的一篇：How to improve KVM performance by adjusting KSM

While the kernel-based virtual machine (KVM) is designed to self-optimize, there are a few parameters that can be adjusted to make a KVM host perform better. The most important of these is kernel samepage merging (KSM), a feature that allows the kernel to handle memory more efficiently. KSM allows the Linux kernel to recognize memory pages that contain the same content, then it can merge these memory pages, consolidating the data to one location to be referred to multiple times.

If KVM is used on a host, typically several guest operating systems (OSes) are activated and often these are running the same OS, which means that a huge amount of kernel pages are loaded multiple times. By applying KSM, more virtual machines (VMs) can be started using same amount of memory. In fact, KSM allows over-committing of VMs. But, there is a performance penalty for using KSM. In average environments the performance price is about 10%, which is a reason to turn KSM off in some environments.

In Red Hat Enterprise Linux 6 and Fedora 14, KSM is switched on by default. It is implemented by two services that are started automatically at system initialization: ksmd and ksmtuned. Administrators should judge their environment and determine whether to keep KSM on or turn it off.

Determining whether to use KSM, or turn it off If the purpose is to run as many VMs as possible, and performance is not an issue, KSM should be kept running. For example, it allows running 40 VMs on a host normally capable of running 30 VMs, which means maximum hardware usage efficiency. But, if a server is running with a relatively small amount of VMs and performance is an issue, KSM should be turned off.

The best choice for any system will depend on the memory calculation made while creating the virtual environment. If there is enough physical RAM in the virtualization host to meet the memory needs of the VMs without KSM, it is better to switch it off. Use chkconfig ksmd off, chkconfig ksmtuned off, service ksmd off and service ksmtuned off to switch off all parts of KSM. But if a host is tight on memory, it’s better to keep it on.

Tuning KSM for best performance When using KSM, some of its parameters can be tuned for best performance. They are located in a small configuration file named /etc/ksmtuned.conf:

# Configuration file for ksmtuned.
# How long ksmtuned should sleep between tuning adjustments
# KSM_MONITOR_INTERVAL=60
# Millisecond sleep between ksm scans for 16Gb server.
# Smaller servers sleep more, bigger sleep less.
# KSM_SLEEP_MSEC=10
# KSM_NPAGES_BOOST=300
# KSM_NPAGES_DECAY=-50
# KSM_NPAGES_MIN=64
# KSM_NPAGES_MAX=1250
# KSM_THRES_COEF=20
# KSM_THRES_CONST=2048
# uncomment the following if you want ksmtuned debug info
# LOGFILE=/var/log/ksmtuned
# DEBUG=1

The most important parameters in the configuration file is KSM_SLEEP_MSEC. The default value that is used on Fedora 14 is set for large servers. When running a few VMs on a host while using KSM, it’s better to give the host a higher sleep time. For example, try KSM_SLEEP_MSEC=50 to test the effect on the VMs.

=======================================================

中文的一篇，介绍的相当细致：http://blog.csdn.net/summer_liuwei/article/details/6013255

KSM(Kernel Samepage Merging) 剖析：Linux 内核中的内存去耦合

简介：作为一个系统管理程序（hypervisor），Linux? 有几个创新，2.6.32 内核中一个有趣的变化是 KSM(Kernel Samepage Merging) 允许这个系统管理程序通过合并内存页面来增加并发虚拟机的数量。本文探索 KSM 背后的理念（比如存储去耦合）、KSM 的实现、以及如何管理 KSM。

服务器虚拟化

虚拟化技术从上世纪 60 年代开始出现，经由 IBM? System/360? 大型机得以流行。50 年过后，虚拟化技术取得了跨越式发展，使得多个操作系统和应用程序共享一个服务器成为可能。这一特殊用途（称为服务器虚拟化）正在演变为数据中心，因为单个物理机能够用于托管 10 个（一般情况）或更多虚拟机（VM），如图 1 所示。这种虚拟化使基础设施更动态、更省电、（因而也）更经济。

图 1. 通过虚拟化进行的服务器合并

页面都是相同的。假如操作系统和应用程序代码以及常量数据在 VMs 之间相同，那么这个特点就很有用。当页面惟一时，它们可以被合并，从而释放内存，供其他应用程序使用。图 2 演示了内存共享，并展示了在内容相同的 VMs 之间共享页面时更多可用闲置内存的好处。

图 2. 跨 VMs 的内存共享

特性命名 本文描述的特性非常新；因此，其名称经历了一些变化。您将发现这个 Linux 内核特性称为 Kernel Shared Memory 或 Kernel Samepage Merging。

您很快就会发现，尽管 Linux 中的内存共享在虚拟环境中有优势（KSM 最初设计用于基于内核的虚拟机），但它在非虚拟环境中仍然有用。事实上，KSM 甚至在嵌入式 Linux 系统中也有用处，表明了这种方法的灵活性。下面，我们将探索这种 Linux 内存共享方法，以及如何使用该方法提高服务器的内存密度，从而增加其托管其他应用程序或 VMs 的能力。

其他技术支持

存储技术中的一个称为去耦合（de-duplication）的最新进展是 Linux 和其他系统管理程序中的内存共享的先驱。去耦合这种技术通过删除冗余数据（基于数据块，或者基于更大的数据片段，比如文件）来减少已存储的数据。公共数据片段被合并（以一种 copy-on-write [CoW] 方式），释放空间供其他用途。使用这种方法，存储成本更低，最终需要的存储器也更少。鉴于当前的数据增长速度，这个功能显得非常重要。

KSM 操作

KSM 作为内核中的守护进程（称为 ksmd）存在，它定期执行页面扫描，识别副本页面并合并副本，释放这些页面以供它用。KSM 执行上述操作的过程对用户透明。例如，副本页面被合并（然后被标记为只读），但是，如果这个页面的其中一个用户由于某种原因更改该页面，该用户将（以 CoW 方式）收到自己的副本。可以在内核源代码 ./mm/ksm.c 中找到 KSM 内核模块的完整实现。

KSM 依赖高级应用程序来提供指导，根据该指导确定合并的候选内存区域。尽管 KSM 可以只扫描系统中的匿名页面，但这将浪费 CPU 和内存资源（考虑到管理页面合并进程所需的空间）。因此，应用程序可以注册可能包含副本页面的虚拟区域。

KSM 应用程序编程接口（API）通过 madvise 系统调用（见清单 1）和一个新的建议参数（advice parameter）MADV_MERGEABLE（表明已定义的区域可以合并）来实现。可以通过 MADV_UNMERGEABLE 参数（立即从一个区域取消合并任何已合并页面）从可合并状态删除一个区域。注意，通过 madvise 来删除一个页面区域可能会导致一个 EAGAIN 错误，因为该操作可能会在取消合并过程中耗尽内存，从而可能会导致更大的麻烦（内存不足情况）。

清单 1. madvise 系统调用

#include

int madvise( void *start, size_t length, int advice );

一旦某个区域被定义为 “可合并”，KSM 将把该区域添加到它的工作内存列表。启用 KSM 时，它将搜索相同的页面，以写保护的 CoW 方式保留一个页面，释放另一个页面以供它用。

KSM 使用的方法与内存去耦合中使用的方法不同。在传统的去耦合中，对象被散列化，然后使用散列值进行初始相似性检查。当散列值一致时，下一步是进行一个实际对象比较（本例中是一个内存比较），以便正式确定这些对象是否一致。KSM 在它的第一个实现中采用这种方法，但后来开发了一种更直观的方法来简化它。

在当前的 KSM 中，页面通过两个 “红-黑” 树管理，其中一个 “红-黑” 树是临时的。第一个树称为不稳定树，用于存储还不能理解为稳定的新页面。换句话说，作为合并候选对象的页面（在一段时间内没有变化）存储在这个不稳定树中。不稳定树中的页面不是写保护的。第二个树称为稳定树，存储那些已经发现是稳定的且通过 KSM 合并的页面。为确定一个页面是否是稳定页面，KSM 使用了一个简单的 32 位校验和（checksum）。当一个页面被扫描时，它的校验和被计算且与该页面存储在一起。在一次后续扫描中，如果新计算的校验和不等于此前计算的校验和，则该页面正在更改，因此不是一个合格的合并候选对象。

使用 KSM 进程处理一个单一的页面时，第一步是检查是否能够在稳定树中发现该页面。搜索稳定树的过程很有趣，因为每个页面都被视为一个非常大的数字（页面的内容）。一个 memcmp（内存比较）操作将在该页面和相关节点的页面上执行。如果 memcmp 返回 0，则页面相同，发现一个匹配值。反之，如果 memcmp 返回 -1，则表示候选页面小于当前节点的页面；如果返回 1，则表示候选页面大于当前节点的页面。尽管比较 4KB 的页面似乎是相当重量级的比较，但是在多数情况下，一旦发现一个差异，memcmp 将提前结束。请参见图 3 查看这个过程的视觉呈现。

图 3. 搜索树中的页面的搜索过程

如果候选页面位于稳定树中，则该页面被合并，候选页面被释放。有关代码位于 ksm.c/stable_tree_search()（称为 ksm.c/cmp_and_merge_page()）中。反之，如果没有发现候选页面，则应转到不稳定树（参见 ksm.c/unstable_tree_search()）。

在不稳定树中搜索时，第一步是重新计算页面上的校验和。如果该值与原始校验和不同，则本次扫描的后续搜索将抛弃这个页面（因为它更改了，不值得跟踪）。如果校验和没有更改，则会搜索不稳定树以寻找候选页面。不稳定树的处理与稳定树的处理有一些不同。第一，如果搜索代码没有在不稳定树中发现页面，则在不稳定树中为该页面添加一个新节点。但是如果在不稳定树中发现了页面，则合并该页面，然后将该节点迁移到稳定树中。

当扫描完成（通过 ksm.c/ksm_do_scan() 执行）时，稳定树被保存下来，但不稳定树则被删除并在下一次扫描时重新构建。这个过程大大简化了工作，因为不稳定树的组织方式可以根据页面的变化而变化（还记得不稳定树中的页面不是写保护的吗？）。由于稳定树中的所有页面都是写保护的，因此当一个页面试图被写入时将生成一个页面故障，从而允许 CoW 进程为写入程序取消页面合并（请参见 ksm.c/break_cow()）。稳定树中的孤立页面将在稍后被删除（除非该页面的两个或更多用户存在，表明该页面还在被共享）。

如前所述，KSM 使用 “红-黑” 树来管理页面，以支持快速查询。实际上，Linux 包含了一些 “红-黑” 树作为一个可重用的数据结构，可以广泛使用它们。“红-黑” 树还可以被 Completely Fair Scheduler (CFS) 使用，以便按时间顺序存储任务。您可以在 ./lib/rbtree.c 中找到 “红-黑” 树的这个实现。

KSM 配置和监控

KSM 的管理和监控通过 sysfs（位于根 /sys/kernel/mm/ksm）执行。在这个 sysfs 子目录中，您将发现一些文件，有些用于控制，其他的用于监控。

第一个文件 run 用于启用和禁用 KSM 的页面合并。默认情况下，KSM 被禁用（0），但可以通过将一个 1 写入这个文件来启用 KSM 守护进程（例如，echo 1 > sys/kernel/mm/ksm/run）。通过写入一个 0，可以从运行状态禁用这个守护进程（但是保留合并页面的当前集合）。另外，通过写入一个 2，可以从运行状态（1）停止 KSM 并请求取消合并所有合并页面。

KSM 运行时，可以通过 3 个参数（sysfs 中的文件）来控制它。sleep_millisecs 文件定义执行另一次页面扫描前 ksmd 休眠的毫秒数。max_kernel_pages 文件定义 ksmd 可以使用的最大页面数（默认值是可用内存的 25%，但可以写入一个 0 来指定为无限）。最后，pages_to_scan 文件定义一次给定扫描中可以扫描的页面数。任何用户都可以查看这些文件，但是用户必须拥有根权限才能修改它们。

还有 5 个通过 sysfs 导出的可监控文件（均为只读），它们表明 ksmd 的运行情况和效果。full_scans 文件表明已经执行的全区域扫描的次数。剩下的 4 个文件表明 KSM 的页面级统计数据：

?pages_shared：KSM 正在使用的不可交换的内核页面的数量。 ?pages_sharing：一个内存存储指示。 ?pages_unshared：为合并而重复检查的惟一页面的数量。 ?pages_volatile：频繁改变的页面的数量。 KSM 作者定义：较高的 pages_sharing/pages_shared 比率表明高效的页面共享（反之则表明资源浪费）。

结束语

Linux 并不是使用页面共享来改进内存效率的惟一系统管理程序，但是它的独特之处在于将其实现为一个操作系统特性。VMware 的 ESX 服务器系统管理程序将这个特性命名为 Transparent Page Sharing (TPS)，而 XEN 将其称为 Memory CoW。不管采用哪种名称和实现，这个特性都提供了更好的内存利用率，从而允许操作系统（KVM 的系统管理程序）过量使用内存，支持更多的应用程序或 VM。您可以在最新的 2.6.32 Linux 内核中发现 KSM — 以及其他很多有趣的特性
。

KVM的内存合并技术KSM--Kernel Samepage Merging

附：