1 为什么要开启大页

内存表映射优化

操作系统的虚拟内存管理，我们所看到的任何地址都是虚拟地址，而页表维护了虚拟内存地址到实际物理内存地址的映射关系。页面越大，页面的数量就越少，映射表就越小，映射速度就越快。

使用hugepage可以减少页表大小。

操作系统使用TLB来加速这个映射过程，如果物理地址在TLB中命中，直接转换为物理地址，只访问一次内存地址。否则扫描页表查找地址，然后映射条目到TLB，然后再转换为物理地址，这样就有两次内存访问。最差的是页表中也没有，需要从磁盘写到页表，那么这样效率会更慢。

因为TLB只能保存几千个条目，为了提高性能，有两个办法：

增加TLB的大小，成本太高
增加内存页面的大小，比如如果TLB只能对应256个页表项，页面大小为1GB，那么TLB就能映射到256G的内存空间

2 具体步骤

2.1 查看Linux的Huge pages页大小

grep Hugepage /proc/meminfo

在Linux系统中，Huge Pages的默认大小通常是2MB，这是系统在未经过任何额外配置时默认支持的大页大小。

如果需要使用更大的页面（如1GB），则需要在系统启动时通过 GRUB 配置明确设置。例如，可以在 /etc/default/grub 文件中添加以下参数来启用1GB的大页内存：

vi /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX="default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=1"

然后通过 grub2-mkconfig 命令更新 GRUB 配置并重启系统。

2.2 计算需要的大页数量

假设我们的内存有512GB，shared_buffer设置为128GB，如何计算需要的大页数量？

方法一：使用PG的内置工具

从PG15开始，可以通过以下命令直接计算所需的大页数量

su - postgres
/usr/pgsql-15/bin/postgres --shared-buffers=20GB -D $PGDATA -C shared_memory_size_in_huge_pages

假设输出为 10475，则表示需要 10475 个大页。这种方法考虑了所有相关因素，是最精确的。

方法二：手动验证

shared_buffer设置为128GB，128GB/2MB=65535

取一个比65535略大的值,比如67537,这种方法不精确,若系统提示分配失败,则调小重试

2.3 设置大页数量

设置linux的Huge Pages个数，立即生效，但这是临时的，系统重启后会失效

sysctl -w vm.nr_hugepages=67537

永久设置需要编辑文件 /etc/sysctl.conf，在末尾添加以下内容

vm.nr_hugepages = 67537

配置生效

sysctl -p

打开数据库的大页参数

vi /$PGDATA/postgresql.conf
huge_pages = on                 # on, off, or try   

# 设置为try的话，会先尝试huge page，如果启动时无法锁定给定数目的大页，则不会使用huge page

重启数据库之后，查看当前的大页配置

cat /proc/meminfo |grep -i huge

AnonHugePages:      6144 kB   
HugePages_Total:   67537  ## 设置的HUGE PAGE   
HugePages_Free:    66117  ## 这个是当前剩余的，但是实际上真正可用的并没有这么多，因为被PG锁定了65708个大页   
HugePages_Rsvd:    65708  ## 启动PG时申请的HUGE PAGE   
HugePages_Surp:        0   
Hugepagesize:       2048 kB   ## 当前大页2M

执行一些查询之后，会发现Free变小了，这是因为被数据库用掉了。