作用中記憶體擴充 (AME)
Active Memory Expansion (AME) 是擴充系統有效記憶體容量的新技術。 AME 採用記憶體壓縮技術來透通地壓縮記憶體內資料，容許將更多資料放入記憶體中，從而擴充已配置系統的記憶體容量。
概觀
Active Memory Expansion (AME) 根據記憶體內資料的壓縮來增加可放入記憶體的資料量，從而擴充 IBM® Power Systems 處理器型伺服器的有效記憶體容量。 記憶體內資料壓縮由作業系統管理，此壓縮對應用程式和使用者而言是透通的。 AME 可根據每個邏輯分割區 (LPAR) 來配置。 因此，可以針對系統上的一個以上 LPAR 選擇性地啟用 AME。
針對 LPAR 啟用 Active Memory Expansion 時，作業系統會壓縮 LPAR 記憶體的一部分，並將剩餘記憶體的部分保留未經壓縮。 這會導致記憶體實際上分成兩個儲存區。 分別是：
- 壓縮儲存區
- 未經壓縮的儲存區
作業系統會根據 LPAR 的工作量及配置，動態地改變壓縮的記憶體數量。
作業系統會根據應用程式的記憶體存取型樣，在壓縮和未壓縮的記憶體儲存區之間移動資料。 當應用程式需要存取壓縮的資料時，作業系統會自動擷取資料，並將它從壓縮儲存區移至未經壓縮的儲存區，使它可供應用程式使用。 當未經壓縮的儲存區已滿時，作業系統會壓縮資料，並將它從未經壓縮的儲存區移至壓縮的儲存區。
這個壓縮和解壓縮活動對應用程式是透通的。 由於 AME 依賴記憶體壓縮，因此在使用 AME 時，會耗用一些額外的 CPU 使用率。 AME 所需的額外 CPU 使用率數量會根據工作量及所使用的記憶體擴充層次而有所不同。
記憶體擴充因數及擴充記憶體大小
LPAR_expanded_mem_size = LPAR_true_mem_size * LPAR_mem_exp_factor 40 GB = 20 GB * 2.0 作業系統會壓縮足夠的記憶體內資料，以將 40 GB 資料壓縮至 20 GB 記憶體。 透過動態 LPAR 作業，可以使用 Hardware Management Console (HMC) 在執行時期動態變更記憶體擴充因數及擴充記憶體大小。 擴充記憶體大小一律向下捨入至最接近的邏輯記憶體區塊 (LMB) 倍數。
記憶體不足
配置 LPAR 的記憶體擴充因數時，可能選擇的記憶體擴充因數太大，無法根據工作量的壓縮性來達成。 當 LPAR 的記憶體擴充因數太大時，會形成記憶體擴充不足，指出 LPAR 無法達到其記憶體擴充因數目標。 例如，如果 LPAR 配置的記憶體大小為 20 GB ，且記憶體擴充因數為 1.5，則目標擴充記憶體大小總計為 30 GB。 不過，在 LPAR 中執行的工作量不會妥善壓縮，工作量的資料只會以 1.4 對 1 的比例進行壓縮。 在此情況下，工作量無法達到目標記憶體擴充因數 1.5。 作業系統會將壓縮儲存區中可以使用的實體記憶體數量限制為最多 95%。 可以搭配使用 vmo 指令與 ame_min_ucpool_size 參數來調整此值。 在前述 LPAR 記憶體大小為 20 GB 的範例中，如果 ame_min_ucpool_size 參數值設為 90 ，則會保留 18 GB 給壓縮儲存區。 可達到的擴充記憶體大小上限為 27.2 GB (2 GB + 1.4 x 18 GB)。 結果是 2.8 GB 不足。 此不足稱為記憶體不足。
記憶體不足的影響與配置記憶體太少的 LPAR 的影響相同。 發生記憶體不足時，作業系統無法達到針對 LPAR 所配置的擴充記憶體目標，且作業系統可能必須將虛擬記憶體分頁移出至分頁空間。 因此，在上述範例中，如果工作量已使用超過 27.2 GB 記憶體，則作業系統會開始將虛擬記憶體分頁移出至分頁空間。 若要取得工作量是否可以達到其擴充記憶體大小的指示，作業系統會報告記憶體不足度量。 這是擴充記憶體大小中無法達到的「孔」。 如果此不足為零，則可以達到目標記憶體擴充因數，且 LPAR 的記憶體擴充因數配置正確。 如果擴充記憶體不足度量為非零，則工作量無法達到其擴充記憶體大小的不足大小。 若要消除記憶體不足，應該減少 LPAR 的記憶體擴充因數。 不過，減少記憶體擴充因數會減少 LPAR 的擴充記憶體大小。 因此，為了讓 LPAR 的擴充記憶體大小保持相同，必須減少記憶體擴充因數，且必須將更多記憶體新增至 LPAR。 LPAR 的記憶體大小及記憶體擴充因數都可以動態變更。
規劃考量
在 Active Memory Expansion (AME) 環境中部署工作量之前，需要進行一些起始規劃，以確保工作量可從 AME 獲得最大好處。 AME 對工作量的好處根據工作量的性質而有所不同。 部分工作負載可能會比其他工作負載獲得更高層次的記憶體擴充。 Active Memory Expansion Planning and Advisory Tool amepat 可協助規劃 Active Memory Expansion 環境中的工作量部署，並提供工作量可達到之記憶體擴充層次的指引。
AME 規劃工具
AME Planning Tool (位於 /usr/bin/amepat) 有兩個主要用途。 他們是
- 規劃起始 Active Memory Expansion 配置
- 監視及細部調整作用中 AME 配置
AME Planning Tool 可以在已啟用及未啟用 AME 的 LPAR 上執行。 在尚未啟用 AME 的 LPAR 中，執行具有代表性工作量的 amepat 。 它應該設定為監視該工作量一段有意義的時間。 例如， amepat 工具設為在工作量尖峰資源使用期間執行。 完成之後，工具會顯示一份報告，其中包含各種可能的記憶體擴充因數，以及每一個因數的 AME 所預期的 CPU 使用率。 此工具也會提供建議的記憶體擴充因數，以尋求將記憶體節省最大化，同時將額外 CPU 使用率最小化。 報告和建議可能是 AME 部署的有用起始配置。 在啟用 AME 的 LPAR 中， amepat 會提供類似的用途。 當針對具代表性的工作量在尖峰時間執行時，此工具會提供一份報告，其中包含現行記憶體擴充因數中 AME 的實際 CPU 使用率。 它也會顯示記憶體不足資訊 (如果有的話)。 因為已啟用 AME ，所以該工具也可以更精確地呈現不同的記憶體擴充因數所預期的 CPU 使用率層次。 將向使用者呈現基於此資訊的新建議。
# amepat 5 2
Command Invoked : amepat 2 5
Date/Time of invocation : Wed Dec 2 11:29:29 PAKST 2009
Total Monitored time : 10 mins 58 secs
Total Samples Collected : 5
System Configuration:
---------------------
Partition Name : aixfvt19
Processor Implementation Mode : POWER5
Number Of Logical CPUs : 8
Processor Entitled Capacity : 4.00
Processor Max. Capacity : 4.00
True Memory : 4.25 GB
SMT Threads : 2
Shared Processor Mode : Disabled
Active Memory Sharing : Disabled
Active Memory Expansion : Disabled
System Resource Statistics: Average Min Max
--------------------------- ----------- ---------- -----------
CPU Util (Phys. Processors) 2.00 [ 50%] 1.00 [ 25%] 3.00 [ 75%]
Virtual Memory Size (MB) 1366 [ 31%] 1113 [ 26%] 2377 [ 55%]
True Memory In-Use (MB) 1758 [ 40%] 1234 [ 28%] 3834 [ 88%]
Pinned Memory (MB) 673 [ 15%] 673 [ 15%] 675 [ 16%]
File Cache Size (MB) 391 [ 9%] 124 [ 3%] 1437 [ 33%]
Available Memory (MB) 841 [ 65%] 1812 [ 42%] 3099 [ 71%]
Active Memory Expansion Modeled Statistics
-------------------------------------------
Modeled Expanded Memory Size : 4.25 GB
Average Compression Ratio : 5.29
Expansion Modeled True Modeled CPU Usage
Factor Memory Size Memory Gain Estimate
--------- ------------- ------------------ -----------
1.00 4.25 GB 0.00 KB [ 0%] 0.00 [ 0%]
1.31 3.25 GB 1.00 GB [ 31%] 0.34 [ 8%]
1.55 2.75 GB 1.50 GB [ 55%] 0.39 [ 10%]
1.89 2.25 GB 2.00 GB [ 89%] 0.45 [ 11%]
2.12 2.00 GB 2.25 GB [112%] 0.50 [ 12%]
2.43 1.75 GB 2.50 GB [143%] 0.65 [ 16%]
2.83 1.50 GB 2.75 GB [183%] 0.70 [ 18%]
Active Memory Expansion Recommendation:
---------------------------------------
The recommended AME configuration for this workload is to configure the LPAR
with a memory size of 1.50 GB and to configure a memory expansion factor
of 2.83. This will result in a memory gain of 183%. With this
configuration, the estimated CPU usage due to AME is approximately 0.50
physical processors, and the estimated overall peak CPU resource required for
the LPAR is 3.50 physical processors.
NOTE: amepat's recommendations are based on the workload's utilization level
during the monitored period. If there is a change in the workload's utilization
level or a change in workload itself, amepat should be run again.
The modeled Active Memory Expansion CPU usage reported by amepat is just an
estimate. The actual CPU usage used for Active Memory Expansion may be lower
or higher depending on the workload.報告包含依順序說明的六個區段。
指令資訊
本節提供傳遞至 amepat的引數、呼叫時間、監視系統的總時間及收集樣本數的詳細資料。 在報告中， amepat
系統配置
系統資源統計資料
此區段顯示監視期間的系統資源使用率。 它會顯示平均值、最小值和最大值，以及系統資源使用率的對應百分比。
在所提及的報告中，工作量平均使用 LPAR 的 2.00 實體處理器 (如「CPU 使用率」列中所示) ，這是最大實體容量的 50% (如「處理器容量上限」列中所示4.00 )。
在上述報告中，也可以觀察工作量的記憶體使用率。 所有記憶體百分比都相對於 LPAR 的實際記憶體大小總計
Active Memory Expansion 統計資料
僅當在啟用 AME 的 LPAR 中呼叫 amepat 工具時，才會顯示此區段。
尋找範例輸出的範例:
AME Statistics: Average Min Max
--------------- ----------- -------- ---------
AME CPU Usage (Phy. Proc Units) 0.25 [ 6%] 0.01 [ 0%] 0.50 [ 13%]
Compressed Memory (MB) 264 [ 13%] 264 [ 13%] 264 [ 13%]
Compression Ratio 2.15 2.15 2.16
Deficit Memory Size (MB) 562 [ 55%] 562 [ 55%] 562 [ 55%]
This section of the report shows the AME CPU Usage, Compressed Memory,
Compression Ratio & Deficit Memory.
The Deficit Memory will be reported only if there is a memory deficit
in achieving the expanded memory size.
Otherwise the tool will not report this information.
For example in the above report, it can be observed that there is
an average memory deficit of 562 MB which is 55% of the Target
Expanded Memory Size of 2 GB (which is reported in the
System Configuration Section when AME is enabled).
The report also shows on an average 264 MB out of 2GB of expanded memory is in
compressed form as reported against Compressed Memory.Active Memory Expansion 建模統計資料
此區段會顯示「模型化擴充記憶體大小」、壓縮比例，以及具有許多可能的 AME 配置的表格。 在所提及的報告中，「模型化擴充記憶體大小」是
報告為 4.25 GB ，這是 LPAR 的實際記憶體大小。 依預設， amepat 會使用分割區的真實記憶體作為「模型化擴充記憶體」。 您可以使用下列項目來變更此項目:
-t 或 -a 選項。 報告顯示平均壓縮比例 5.29 ，指出工作量壓縮良好。 壓縮比例接近 1 可能表示
記憶體擴充是可能的。 建模表格中顯示的配置基於建模擴充記憶體大小作為目標記憶體。
此表格顯示「建模真實記憶體大小」、「建模記憶體增益」，以及各種擴充因數的 AME 所歸屬的其他 CPU 使用率。
例如，請參閱表格中的下列列
1.55 2.75 GB 1.50 GB [ 55%] 0.39 [ 10%]在這裡，使用 2.75 GB 實體記憶體大小及擴充因數 1.55，可以達到原始實際記憶體大小 4.25 GB。 此配置可能會導致 CPU 使用率增加
0.39 實體處理器 (容量上限的 10%)。
Active Memory Expansion 建議
此區段顯示針對工作量所提出的「Active Memory Expansion 配置」建議。 最佳配置的 AME CPU 使用率永遠不會超過 15%。 本節也提供建議配置之 AME CPU 使用率及記憶體增益的相關資訊。 在所提及的報告中，觀察到建議使用擴充因數 2.12 。 可以使用 -c 或 -C 選項來變更 AME CPU 使用率目標。
WARNING: This LPAR currently has a memory deficit of 562 MB.
A memory deficit is caused by a memory expansion factor that is too
high for the current workload. It is recommended that you reconfigure
the LPAR to eliminate this memory deficit. Reconfiguring the LPAR
with one of the recommended configurations in the above table should
eliminate this memory deficit.
The recommended AME configuration for this workload is to configure
the LPAR with a memory size of ...如需 AME 規劃工具的這些及其他用途的相關資訊，請參閱 amepat 線上說明。
效能監視
數個 AIX 效能工具可用來監視 Active Memory Expansion 統計資料，並收集 Active Memory Expansion 的相關資訊。
| 工具 | 選項 | 說明 |
|---|---|---|
| amepat | -N | 提供一般 CPU 及記憶體使用率統計資料。 也提供 AME 壓縮及解壓縮活動的 CPU 使用率，以及壓縮、解壓縮及記憶體不足統計資料的指示。 |
| vmstat | -c | 提供壓縮、解壓縮及不足統計資料。 |
| lparstat | -c | 提供 AME 壓縮及解壓縮活動的 CPU 使用率指示。 也提供記憶體不足資訊。 |
| svmon | -O summary=ame | 提供記憶體用量的摘要視圖，分成壓縮及未經壓縮的頁面。 |
| topas | 預設 topas 畫面會顯示在 AME 環境中執行時的記憶體壓縮統計資料。 |
vmstat 指令
vmstat 指令可以與它的 -c 選項搭配使用，以顯示 AME 統計資料。
# vmstat –c 2 1
System configuration: lcpu=2 mem=1024MB tmem=512MB ent=0.40 mmode=dedicated-E
kthr memory page faults
r b avm fre csz cfr dxm ci co pi po in sy cs
0 0 309635 2163 43332 943 26267 174 386 0 0 93 351 339
cpu
us sy id wa pc ec
2 3 89 7 0.02 5.3
在上述輸出中，提供下列記憶體壓縮統計資料:
- LPAR 的擴充記憶體大小 mem 是 1024 MB。
- LPAR 的實際記憶體大小 tmem 是 512 MB。
- LPAR 的記憶體模式 mmode 已停用 Active Memory Sharing ，並已啟用 Active Memory Expansion。
- 壓縮儲存區大小 csz 是 43332 4K- 頁。
- 壓縮儲存區中的可用記憶體數量 cfr 是 943 4K- 頁。
- 擴充記憶體不足 dxm 的大小為 26267 4K- 頁。
- 每秒 co 壓縮儲存區的壓縮作業或頁出數為 386。
- 每秒從壓縮儲存區執行的解壓縮作業或頁進數 ci 為 174。
lparstat 指令
lparstat 指令可以與 -c 選項搭配使用，以顯示 AME 統計資料。
# lparstat -c 2 5
System configuration: type=Shared mode=Uncapped mmode=Ded-E smt=On
lcpu=2 mem=1024MB tmem=512MB psize=14 ent=0.40
%user %sys %wait %idle physc %entc lbusy app vcsw phint %xcpu dxm
----- ----- ------ ------ ----- ----- ------ --- ----- ----- ------ ------
45.6 51.3 0.2 2.8 0.95 236.5 62.6 11.82 7024 2 5.8 165
46.1 50.9 0.1 2.8 0.98 243.8 64.5 11.80 7088 7 6.0 162
46.8 50.9 0.3 2.1 0.96 241.1 69.6 11.30 5413 6 19.4 163
49.1 50.7 0.0 0.3 0.99 247.3 60.8 10.82 636 4 8.6 152
49.3 50.5 0.0 0.3 1.00 248.9 56.7 11.47 659 1 0.3 153在輸出中，提供下列記憶體壓縮統計資料
- LPAR 的記憶體模式 mmode 已停用 Active Memory Sharing ，且已啟用 AME。
- LPAR 的擴充記憶體大小 mem 是 1024 MB。
- LPAR 的實際記憶體大小 tmem 是 512 MB。
- 用於 Active Memory Expansion 活動 %xCPU 的 CPU 百分比。
- 擴充記憶體不足 dxm 的大小 (MB)。
topas 指令
LPAR 中已啟用 Active Memory Expansion 的 topas 主畫面
會在子區段 AME 下自動顯示記憶體壓縮統計資料。
Topas Monitor for host: proc7 EVENTS/QUEUES FILE/TTY
Mon Dec 14 16:30:50 2009 Interval: 2 Cswitch 1240 Readch 43.2M
Syscall 110.8K Writech 102.5K
CPU User% Kern% Wait% Idle% Physc Entc Reads 12594 Rawin 0
ALL 49.1 50.7 0.0 0.3 1.00 249.7 Writes 515 Ttyout 388
Forks 218 Igets 0
Network KBPS I-Pack O-Pack KB-In KB-Out Execs 218 Namei 5898
Total 1.2 7.5 1.0 0.9 0.3 Runqueue 1.0 Dirblk 0
Waitqueue 0.0
Disk Busy% KBPS TPS KB-Read KB-Writ MEMORY
Total 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 PAGING Real,MB 1024
Faults 53184 % Comp 85
FileSystem KBPS TPS KB-Read KB-Writ Steals 0 % Noncomp 0
Total 75.4K 21.1K 75.3K 95.4 PgspIn 0 % Client 0
PgspOut 0
WLM-Class (Active) CPU% Mem% Blk-I/O% PageIn 0 PAGING SPACE
System 0 61 0 PageOut 0 Size,MB 512
Default 0 4 0 Sios 0 % Used 1
% Free 99
Name PID CPU% PgSp Class AME
inetd 364682 3.5 0.5 wpar1 TMEM,MB 512 WPAR Activ 1
xmtopas 622740 0.4 0.7 wpar1 CMEM,MB 114 WPAR Total 1
topas 413712 0.1 1.5 System EF[T/A] 2.0/1.5 Press: "h"-help
random 204934 0.1 0.1 System CI:5.5 CO:0.0 "q"-quit在上述輸出中，提供下列記憶體壓縮統計資料。
- LPAR 的實際記憶體大小 TMEM ， MB 為 512 MB。
- LPAR 的壓縮儲存區大小 CMEM ， MB 為 114 MB。
- EF [T/A] -目標擴充因數是 2.0 ，達成的擴充因數是 1.5。
- 每秒壓縮率 co 及解壓縮 ci 分別為 0.0 及 5.5 頁。
svmon 指令
svmon 工具可以提供 LPAR 上 AME 使用情形的詳細視圖。
# svmon -G -O summary=ame,pgsz=on,unit=MB
Unit: MB
-------------------------------------------------------------------------------
size inuse free pin virtual available mmode
memory 1024.00 607.54 144.11 306.29 559.75 136.61 Ded-E
ucomprsd - 387.55 -
comprsd - 219.98 -
pg space 512.00 5.08
work pers clnt other
pin 213.34 0 0 28.9
in use 534.12 0 9.42
ucomprsd 314.13
comprsd 219.98
PageSize PoolSize inuse pgsp pin virtual ucomprsd
s 4 KB - 543.54 5.02 242.27 560.59 323.55
L 16 MB 4 0 0 64.0 0 0
-------------------------------------------------------------------------------
True Memory: 512.00
CurSz %Cur TgtSz %Tgt MaxSz %Max CRatio
ucomprsd 405.93 79.28 168.38 32.89 - - -
comprsd 106.07 20.72 343.62 67.11 159.59 31.17 2.51
txf cxf dxf dxm
AME 2.00 1.46 0.54 274.21在上述輸出中，提供下列記憶體壓縮統計資料:
- LPAR 的記憶體模式 mmode 已停用 Active Memory Sharing ，且已啟用 AME。
- 在總計 607.54 MB 使用中 memory_inuse，未經壓縮的頁面 ucomprsd_inuse 構成 387.55 MB ，而壓縮的頁面 comprsd_inuse 構成剩餘的 219.98 MB
- 在總計 534.12 MB 使用中的工作頁面 inuse_work中，未經壓縮的頁面 ucomprsd_work 構成 314.13 MB ，而壓縮的頁面 comprsd_work 構成 219.98 MB。
- 在 4K-PageSize 儲存區中，未經壓縮的頁面 4KB_ucomprsd 構成 323.55 MB ，總計 543.54 MB 使用中頁面 4KB_inuse 。
- LPAR 的擴充記憶體大小 memory_size 是 1024 MB。
- LPAR 的真實記憶體大小 真實記憶體 是 512 MB。
- 未壓縮儲存區 ucomprsd_CurSz 的現行大小為 405.93 MB (LPAR 真實記憶體大小總計的79.28%)。
- 壓縮儲存區 comprsd_CurSz 的現行大小為 106.07 MB (LPAR 實際記憶體大小總計的20.72%)。
- 達到 2.00 的目標記憶體擴充因數 txf 所需的壓縮儲存區 comprsd_TgtSz 目標大小為 343.62 MB (佔 LPAR 實際記憶體大小總計的67.11%)。
- 在該情況下，未經壓縮儲存區 ucomprsd_TgtSz 的大小會變成 168.38 MB (LPAR 實際記憶體大小總計的32.89%)。
- 壓縮儲存區 comprsd_MaxSz 的大小上限是 159.59 MB (LPAR 真實記憶體大小總計的31.17%)。
- 現行壓縮比例 CRatio 是 2.51 ，而達到的現行擴充因數 cxf 是 1.46
- 擴充記憶體不足量 dxm 為 274.21 MB ，而赤字擴充因數 dxf 為 0.54。
-O summary=longame 選項提供記憶體壓縮詳細資料的摘要，如下所示:
# svmon -G -O summary=longame,unit=MB
Unit: MB
Active Memory Expansion
--------------------------------------------------------------------
Size Inuse Free DXMSz UCMInuse CMInuse TMSz TMFr
1024.00 607.91 142.82 274.96 388.56 219.35 512.00 17.4
CPSz CPFr txf cxf CR
106.07 18.7 2.00 1.46 2.50在輸出中，提供下列記憶體壓縮統計資料:
- 在擴充記憶體大小總計 大小 ( 1024.00 MB) 中， 607.91 MB 已在使用中 使用中 ， 142.82 MB 可用 可用。 擴充記憶體大小 DXMSz 中的不足為 274.96 MB。
- 在 607.91 MB 的使用中記憶體總計 使用中 ，未壓縮頁面 UCMInuse 構成 388.56 MB ，而壓縮頁面 CMInuse 構成剩餘 219.35 MB。
- 在實際記憶體大小 TMSz ( 512.00 MB) 中，只有 17.4 MB 實際可用記憶體 TMFr 可用。
- 從壓縮儲存區大小 CPSz ( 106.07 MB) 中，只有 18.7 MB 可用記憶體 CPFr 可在壓縮儲存區中使用。
- 雖然目標擴充因數 txf 是 2.00，但達到的現行擴充因數 cxf 是 1.46。
- 壓縮比例 (CR) 為 2.50。