内存管理-77-kernel-internals系列-Memory专题-Caching & Reclaim-7-DAMON
一、DAMON: Data Access Monitoring 章节翻译
注: 翻译自 https://kernel-internals.org/mm/damon/
DAMON：数据访问监控（Data Access Monitoring）一个轻量、准确、可扩展的内核框架，用于观察内存如何被访问 —— 并基于这些知识采取行动
1. 什么是 DAMON？
DAMON（Data Access MONitoring）是跟踪运行时每个内存区域被访问频繁程度的内核子系统。它本身不是一种回收策略，而是一个监控框架，产出访问频率数据，供其他子系统采取行动 —— 最重要的是 DAMOS（基于 DAMON 的操作方案，DAMON-based Operation Schemes）。
关键设计目标：
准确（Accuracy）：按 region 而不是按页跟踪访问频率，但足够接近真实，足以驱动有效决策；
可扩展（Scalability）：可用于任意大小的地址空间，没有 O(n) 扫页代价；
自适应（Adaptivity）：region 自动放大缩小，把监控精力集中在重要的地方；
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
没有 DAMON 有 DAMON
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
内核只按 LRU 新老回收页面 —— 不知道哪些区域真的冷 内核长期观察访问模式，再经 DAMOS 精确打击冷区域
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DAMON vs. DAMOS：DAMON 负责收集数据。DAMOS 用这些数据触发动作（换出冷内存、提升热内存等）。两者经 sysfs 接口一起配置。
2. 核心概念
2.1 Region：监控的单位
DAMON 把监控目标的地址空间划分成一串 struct damon_region 对象。每个 region 代表一段连续地址 [ar.start, ar.end)，携带：
nr_accesses —— 当前聚合窗口内，有多少个采样间隔发现了访问; nr_accesses_bp —— 万分比（1/10,000）滑动平均版本，每个采样间隔更新一次，适合等不及完整聚合窗口的场景; age —— 该 region 访问频率保持大致不变经过了多少个聚合间隔；访问频率显著变化时清零; sampling_addr —— 下个间隔要检查访问情况的 region 内具体地址;
监控虚拟地址（DAMON_OPS_VADDR）时，DAMON 从进程的 VMA 初始化 region。物理地址监控（DAMON_OPS_PADDR）时，region 初始化为覆盖目标物理地址范围。
2.2 采样：抓住访问
每 sample_interval 微秒（字段 damon_attrs.sample_interval），kdamond 线程：
(1) 检查每个 region 内的 sampling_addr 自上次采样后是否被访问过（测试并清除页表项中的 accessed/young 位）
(2) 若发现访问，nr_accesses 加一
(3) 在该 region 内随机挑新的 sampling_addr 给下个间隔用
默认 sample_interval 是 5000 µs（5ms）。
2.3 聚合：形成全貌
每 aggr_interval 微秒（damon_attrs.aggr_interval），DAMON：
(1) 上报（或作用于）每个 region 累积的 nr_accesses 计数;
(2) nr_accesses 清零;
(3) 更新每个 region 的 age;
(4) 运行自适应 region 大小调整逻辑（split/merge）;
默认 aggr_interval 是 100,000 µs（100ms），即每个上报的 nr_accesses 值代表过去 20 个采样间隔（100ms / 5ms）内观察到的访问。
2.4 自适应 Region 大小
DAMON 维护 damon_attrs.min_nr_regions 和 damon_attrs.max_nr_regions 上下界（默认 10 和 1000）。每次聚合后调整 region：
分裂（Split）：访问不均匀的 region（子范围有热有冷）被拆成更小的 region，以刻画梯度;
合并（Merge）：访问频率相近的相邻 region 合并，降低开销;
这样 region 总数保持在界内，同时把分辨率集中在访问模式变化的地方。
最小 region 大小: DAMON_MIN_REGION_SZ 为 PAGE_SIZE。任何 region 不能小于一页。字段 damon_ctx.min_region_sz 存这个下界。
2.6 间隔自动调优
DAMON 可自动一起调优 sample_interval 和 aggr_interval。目标用 struct damon_intervals_goal 表达：
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 字段 含义 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- access_bp 观测到的访问事件数与理论最大值的目标比，万分比（1/10,000） aggrs 在多少个聚合窗口上达成该比例 min_sample_us 调优后采样间隔下界 max_sample_us 调优后采样间隔上界 ----------------------------------------------------------------------------------------------------
aggrs 为零时关闭自动调优。经 sysfs，这些字段在 monitoring_attrs/intervals/intervals_goal/ 下。
3. 架构
3.1 damon_ctx 结构
每个监控会话锚定在一个 struct damon_ctx：
struct damon_ctx { //include/linux/damon.h
struct damon_attrs attrs; /* sample/aggr/update 间隔、nr_regions */
struct damon_operations ops; /* 可插拔 ops 集（vaddr/paddr） */
unsigned long addr_unit; /* 核心到 ops 的地址换算系数 */
unsigned long min_region_sz; /* 最小 region 大小（DAMON_MIN_REGION_SZ） */
struct list_head adaptive_targets; /* damon_target 链表 */
struct list_head schemes; /* damos 链表 */
struct task_struct *kdamond; /* 监控线程 */
/* ... 私有字段 ... */
};
3.2 kdamond 线程
每个 damon_ctx 恰有一个内核线程 —— kdamond。主循环（在 mm/damon/core.c）大致：
while (!should_stop):
ops.prepare_access_checks(ctx) # mark pages as old (clear accessed bits)
sleep(sample_interval)
ops.check_accesses(ctx) # re-read accessed bits → nr_accesses
if aggregation_interval_elapsed:
report / apply DAMOS schemes
adaptive_merge_regions()
adaptive_split_regions()
reset nr_accesses
if ops_update_interval_elapsed:
ops.update(ctx) # refresh VMAs, etc.
线程由 damon_start() 启动、damon_stop() 停止。运行时，外部访问 damon_ctx 内部必须经 damon_call() 或 damos_walk()，与 kdamond 循环串行化。
3.3 操作集（damon_operations）
DAMON 经 struct damon_operations 把监控算法与地址空间细节解耦：
struct damon_operations {
enum damon_ops_id id; /* DAMON_OPS_VADDR / _FVADDR / _PADDR */
void (*init)(struct damon_ctx *context);
void (*update)(struct damon_ctx *context);
void (*prepare_access_checks)(struct damon_ctx *context);
unsigned int (*check_accesses)(struct damon_ctx *context);
int (*get_scheme_score)(struct damon_ctx *context, struct damon_target *t, struct damon_region *r, struct damos *scheme);
unsigned long (*apply_scheme)(struct damon_ctx *context, struct damon_target *t, struct damon_region *r, struct damos *scheme, unsigned long *sz_filter_passed);
bool (*target_valid)(struct damon_target *t);
void (*cleanup_target)(struct damon_target *t);
};
id 成员:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- damon_ops_id sysfs 名 说明 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- DAMON_OPS_VADDR vaddr 监控进程虚拟地址空间；从 VMA 初始化 region；需 CONFIG_DAMON_VADDR DAMON_OPS_FVADDR fvaddr 类似 vaddr，但只监控用户指定的固定地址范围，而非全部 VMA DAMON_OPS_PADDR paddr 监控全系统物理地址空间；需 CONFIG_DAMON_PADDR；DAMON_RECLAIM 和 DAMON_LRU_SORT 用它 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
vaddr 和 paddr 都用页面 idle 标志（PAGE_IDLE_FLAG）检测访问，而不碰页表 dirty 位。
4. DAMOS：基于数据访问监控的操作方案
DAMOS 是叠在 DAMON 监控数据之上的策略引擎。一个 DAMOS scheme（struct damos）指定：
(1) 对哪些 region 动手（访问模式过滤器）;
(2) 做什么动作;
(3) 多激进（quota）;
(4) 什么系统条件下激活（watermark）;
4.1 访问模式
struct damos_access_pattern 选中指标全落在以下范围内的 region：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 字段 含义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- min_sz_region / max_sz_region Region 字节大小范围 min_nr_accesses / max_nr_accesses 上个聚合窗口内观测到的访问数 min_age_region / max_age_region 该模式稳定持续了多少个聚合间隔 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DAMON 启动后，从未被访问的冷 region 会是 nr_accesses == 0 且 age 很大。频繁访问的热 region nr_accesses 高、age 经常重置。
4.2 动作
enum damos_action 取值及效果：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 动作 效果 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- DAMOS_WILLNEED madvise(MADV_WILLNEED) —— 预取该区域 DAMOS_COLD madvise(MADV_COLD) —— 去活页面（往 LRU 尾部赶） DAMOS_PAGEOUT 回收（换出）该区域 DAMOS_HUGEPAGE madvise(MADV_HUGEPAGE) —— 提升为 THP DAMOS_NOHUGEPAGE madvise(MADV_NOHUGEPAGE) —— 从 THP 降级 DAMOS_LRU_PRIO 在 LRU 上提权（往 active 赶） DAMOS_LRU_DEPRIO 在 LRU 上降权（往 inactive 赶） DAMOS_MIGRATE_HOT 迁移到更快的 NUMA 节点（先迁更热的） DAMOS_MIGRATE_COLD 迁移到更慢的 NUMA 节点（先迁更冷的） DAMOS_STAT 无动作 —— 只更新统计计数 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DAMOS_PAGEOUT 不做 demote：DAMOS_PAGEOUT 是把页回收到 swap，不是降级到慢速 NUMA 层。分层内存降级请用 DAMOS_MIGRATE_COLD。
4.3 配额（Quota）
不限量的话，DAMOS 每秒可能对几个 GB 内存动手。struct damos_quota 做速率限制：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 字段 含义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- reset_interval quota 记账窗口，毫秒 ms 每 reset_interval 该 scheme 最多花多少 CPU 时间（毫秒） sz 每 reset_interval 最多对多少字节动手 esz 有效大小 quota（由 ms、sz 及 goals 内部算出） weight_sz region 大小的优先级权重 weight_nr_accesses 访问频率的优先级权重 weight_age region age 的优先级权重 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Quota 用完后，DAMON 在本 reset_interval 剩余时间停手，damos_stat.qt_exceeds 加一。
4.3.1 用 Goal 做 Quota 自动调优
除了（或代替）硬性的 ms / sz 上限，DAMOS 可用反馈环自动调优有效 quota。Goal 用 struct damos_quota_goal 对象表达。可用 goal 指标（enum damos_quota_goal_metric）：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- sysfs 名 含义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- user_input 手工给的反馈值（用户写 current_value） some_mem_psi_us 每 reset 间隔内系统级 “some” 内存 PSI，µs node_mem_used_bp 某 NUMA 节点内存已用比，万分比 node_mem_free_bp 某 NUMA 节点内存空闲比，万分比 node_memcg_used_bp 某 NUMA 节点上某 cgroup 的内存已用比 node_memcg_free_bp 某 NUMA 节点上某 cgroup 的内存空闲比 active_mem_bp active / 总 LRU 内存比，万分比 inactive_mem_bp inactive / 总 LRU 内存比，万分比 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DAMOS 增减有效 quota，使观测指标收敛到 target_value。
4.4 Watermark
struct damos_watermarks 按系统级指标决定 scheme 是否激活：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 字段 含义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- metric none（总激活）或 free_mem_rate interval 多久检查一次指标，µs high 指标高于此值时停用 scheme mid 指标在 mid 和 low 之间时激活 scheme low 指标低于此值时停用 scheme -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
当某 context 的所有 scheme 都不活跃（watermark 未满足），kdamond 停止监控、只轮询 watermark —— 大幅降低开销。
4.5 DAMOS 过滤器
对 region 动手前，DAMOS 可按页用过滤器（struct damos_filter）再筛一遍。过滤器类型（enum damos_filter_type）：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- sysfs 名 类型 层 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- anon 匿名页 ops 层 active Active LRU 页 core 层 memcg 属于某 cgroup 的页 ops 层 young 最近访问过(young)的页 core 层 hugepage_size 属于 huge page 的页 core 层 unmapped 未映射的页 core 层 addr 特定地址范围 core 层 target 特定 DAMON target 索引 core 层 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
每个过滤器有 matching 布尔（作用于匹配页 vs. 不匹配页）和 allow 布尔（包含还是排除匹配页）。
过滤器分层：“ops 层”（anon、memcg）由 damon_operations 实现，计入 sz_tried 统计。core 层过滤器在 sz_tried 加一之前求值。
5. sysfs 接口
CONFIG_DAMON_SYSFS 把完整 DAMON API 暴露在 /sys/kernel/mm/damon/admin/ 下。在该层级下读写文件即控制所有监控。
5.1 目录树
/sys/kernel/mm/damon/admin/
└── kdamonds/
├── nr_kdamonds # 写 N 创建 N 个 kdamond 目录
└── 0/
├── state # 写：on|off|commit|update_schemes_stats|...
├── pid # 读：kdamond 线程 PID
├── refresh_ms # sysfs 读的自动刷新间隔
└── contexts/
├── nr_contexts # 目前每 kdamond 只支持 1 个 context
└── 0/
├── avail_operations # 读：可用 ops（vaddr fvaddr paddr）
├── operations # 写：vaddr | fvaddr | paddr
├── addr_unit # 地址值缩放系数
├── monitoring_attrs/
│ ├── intervals/
│ │ ├── sample_us # 采样间隔 µs（默认 5000）
│ │ ├── aggr_us # 聚合间隔 µs（默认 100000）
│ │ ├── update_us # ops 更新间隔 µs（默认 60000000）
│ │ └── intervals_goal/
│ │ ├── access_bp
│ │ ├── aggrs
│ │ ├── min_sample_us
│ │ └── max_sample_us
│ └── nr_regions/
│ ├── min # 最小 region 数（默认 10）
│ └── max # 最大 region 数（默认 1000）
├── targets/
│ ├── nr_targets
│ └── 0/
│ ├── pid_target # 要监控的 PID（仅 vaddr/fvaddr）
│ ├── obsolete_target
│ └── regions/
│ ├── nr_regions # fvaddr：固定 region 数
│ └── 0/
│ ├── start # region 起始地址
│ └── end # region 结束地址
└── schemes/
├── nr_schemes
└── 0/
├── action # willneed|cold|pageout|hugepage|nohugepage|
│ # lru_prio|lru_deprio|migrate_hot|migrate_cold|stat
├── target_nid # migrate 动作的目标 NUMA 节点
├── apply_interval_us # 该 scheme 覆盖 aggr_interval
├── access_pattern/
│ ├── sz/min,max
│ ├── nr_accesses/min,max
│ └── age/min,max
├── quotas/
│ ├── ms
│ ├── bytes
│ ├── reset_interval_ms
│ ├── effective_bytes # 只读：当前有效 quota
│ ├── weights/sz_permil,nr_accesses_permil,age_permil
│ └── goals/nr_goals,0/target_metric,target_value,current_value,nid,path
├── watermarks/metric,interval_us,high,mid,low
├── filters/nr_filters,0/type,matching,allow,memcg_path,
│ addr_start,addr_end,min,max,damon_target_idx
├── dests/ # migrate_hot/cold 用
│ ├── nr_dests
│ └── 0/id,weight
├── stats/ # 只读计数
│ # nr_tried,sz_tried,nr_applied,sz_applied,
│ # sz_ops_filter_passed,qt_exceeds,nr_snapshots,max_nr_snapshots
└── tried_regions/
├── total_bytes
└── 0/start,end,nr_accesses,age,sz_filter_passed
5.2 kdamond 状态命令
往 kdamonds/0/state 写以下字符串之一：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 命令 效果 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- on 启动 kdamond 线程 off 停止 kdamond 线程 commit 把更新后的参数应用到运行中的 kdamond commit_schemes_quota_goals 把更新后的 quota goal current_value 推给内核 update_schemes_stats 从内核刷新 stats/ 文件 update_schemes_tried_bytes 刷新 tried_regions/total_bytes update_schemes_tried_regions 用当前命中的 region 填充 tried_regions/ clear_schemes_tried_regions 清空 tried_regions/ update_schemes_effective_quotas 刷新 quotas/effective_bytes update_tuned_intervals 用自动调优后的值刷新 intervals/ -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
6. 实战例子
注: 5.4 内核没有这个机制，6.1内核中有。
6.1 主动回收：换出冷页
本例搭建一个物理地址 DAMOS scheme，换出约 120 秒未被访问的内存区域。效果与内核内置 CONFIG_DAMON_RECLAIM 类似。
#!/bin/bash ADMIN=/sys/kernel/mm/damon/admin # Create one kdamond with one context echo 1 > $ADMIN/kdamonds/nr_kdamonds echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/nr_contexts # Use the physical address space ops (system-wide, no PID needed) echo paddr > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/operations # Tune monitoring intervals echo 5000 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/monitoring_attrs/intervals/sample_us echo 100000 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/monitoring_attrs/intervals/aggr_us # One target (paddr needs exactly one target; no pid_target needed) echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/targets/nr_targets # Create one DAMOS scheme echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/nr_schemes SCHEME=$ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/0 # Action: page out echo pageout > $SCHEME/action # Access pattern: size [4KB, unlimited], nr_accesses [0,0], age [24000,max] # age 24000 = 24000 aggr intervals × 100ms = 2,400,000ms ≈ 2400s ... too long # Better: age in aggr intervals. 120s / 100ms = 1200 aggregation intervals echo 4096 > $SCHEME/access_pattern/sz/min echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/sz/max echo 0 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/min echo 0 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/max echo 1200 > $SCHEME/access_pattern/age/min echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/age/max # Quota: use at most 10ms CPU, page out at most 128MiB per second echo 10 > $SCHEME/quotas/ms echo 134217728 > $SCHEME/quotas/bytes # 128 MiB echo 1000 > $SCHEME/quotas/reset_interval_ms # Prioritize older (colder) regions first echo 0 > $SCHEME/quotas/weights/sz_permil echo 0 > $SCHEME/quotas/weights/nr_accesses_permil echo 1000 > $SCHEME/quotas/weights/age_permil # Watermarks: only activate when free memory is between 20% and 50% echo free_mem_rate > $SCHEME/watermarks/metric echo 5000000 > $SCHEME/watermarks/interval_us # check every 5s echo 500 > $SCHEME/watermarks/high # deactivate above 50% echo 400 > $SCHEME/watermarks/mid # activate at 40% echo 200 > $SCHEME/watermarks/low # deactivate below 20% # Start monitoring echo on > $ADMIN/kdamonds/0/state # 实测，6.1内核上只有这步失败了，且没有任何失败log打印出来
6.1.1 最后一步失败AI分析：
原因找到了：这棵 GKI 内核没有编译 CONFIG_DAMON_PADDR，echo paddr > operations 这步其实只是“写进去了”，真正的注册校验推迟到 echo on 时才做，于是在那里静默返回 -EINVAL。
完整因果链：
(1) 配置里没有 paddr ops。arch/arm64/configs/gki_defconfig:134-136 只有：
# 实测 zcat /proc/config.gz | grep DAMON 的确只使能了这三个,userdebug版本默认也只使能了这三个 CONFIG_DAMON=y CONFIG_DAMON_VADDR=y CONFIG_DAMON_SYSFS=y
没有 CONFIG_DAMON_PADDR。mm/damon/Makefile:5 里 paddr.o 是 obj-$(CONFIG_DAMON_PADDR)，所以物理地址 ops 集（damon_paddr）从未通过 damon_register_ops() 注册进内核。
(2) 前面所有步骤都只是纯解析、不校验。operations_store()（sysfs.c:769-783）只做字符串到枚举的映射（"paddr" 在 damon_sysfs_ops_strs[] 表里，sysfs.c:626-630），把 ops_id 存下来就返回成功，根本不检查该 ops 是否已注册。intervals、access_pattern、quotas、watermarks 同理，都是 kstrtoul 存值而已。所以脚本一路绿灯。
(3) echo on > state 才触发真实校验。路径是：
state_store → damon_sysfs_turn_damon_on()（sysfs.c:1459）→ damon_sysfs_build_ctx()（sysfs.c:1438）→ damon_sysfs_apply_inputs()（sysfs.c:1319）→ 第一行就是 damon_select_ops(ctx, ops_id)（sysfs.c:1324）→ core.c:99-113 发现 __damon_is_registered_ops(DAMON_OPS_PADDR) 为假，返回 -EINVAL。
(4) 静默无 log 是设计如此。damon_sysfs_build_ctx 收到错误后 damon_destroy_ctx() 销毁刚建的 context，state_store 原样把 -EINVAL 返回给 write()。这条路径上一个 printk/pr_err 都没有，所以 dmesk 里什么都看不到；shell 层面最多只有 write error: Invalid argument。
上机一步验证:
cat /sys/kernel/mm/damon/admin/kdamonds/0/contexts/0/avail_operations //实测只打印出来了 vaddr fvaddr
avail_operations_show()（sysfs.c:745-758）只列已注册的 ops。这颗内核上预计输出 vaddr 和 fvaddr（两者都在 vaddr.c:711-714 注册），没有 paddr。也可以 zcat /proc/config.gz | grep DAMON 直接看配置。
修复：
根治：给内核开 CONFIG_DAMON_PADDR=y（Kconfig 依赖只有 DAMON && MMU，arm64 满足）重编。GKI 场景下加在你们项目的 vendor config fragment 里，别直接改 gki_defconfig，避免和 GKI 升级冲突。
临时绕过：改用 vaddr 或 fvaddr + 写 targets/0/pid_target 监控指定进程——但这只能做进程级，做不了你要的系统级冷页回收。
顺带提醒：DAMON_RECLAIM、DAMON_LRU_SORT 都 depends on DAMON_PADDR，不开这个配置它们也一并不可用。
几秒后看效果：
# Trigger stats refresh echo update_schemes_stats > $ADMIN/kdamonds/0/state STATS=$ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/0/stats echo "Regions tried: $(cat $STATS/nr_tried)" echo "Bytes tried: $(cat $STATS/sz_tried)" echo "Regions applied: $(cat $STATS/nr_applied)" echo "Bytes applied: $(cat $STATS/sz_applied)" echo "Quota exceeded: $(cat $STATS/qt_exceeds)"
6.2 工作集估算：按 Region 统计访问
用 DAMOS_STAT 只观察哪些 region 热，不做任何动作：
ADMIN=/sys/kernel/mm/damon/admin
echo 1 > $ADMIN/kdamonds/nr_kdamonds
echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/nr_contexts
echo vaddr > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/operations
# Monitor a specific process
echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/targets/nr_targets
echo $(pidof myapp) > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/targets/0/pid_target
# Scheme: stat action, capture all regions
echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/nr_schemes
SCHEME=$ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/0
echo stat > $SCHEME/action
echo 0 > $SCHEME/access_pattern/sz/min
echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/sz/max
echo 0 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/min
echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/max
echo 0 > $SCHEME/access_pattern/age/min
echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/age/max
echo on > $ADMIN/kdamonds/0/state
# After a monitoring window, snapshot matched regions
echo update_schemes_tried_regions > $ADMIN/kdamonds/0/state
# Read which regions matched
# 实测最后打印报错没有这些文件
for dir in $SCHEME/tried_regions/[0-9]*/; do
start=$(cat $dir/start)
end=$(cat $dir/end)
acc=$(cat $dir/nr_accesses)
age=$(cat $dir/age)
printf "0x%x - 0x%x accesses=%d age=%d\n" $start $end $acc $age
done
注: 修复最后一步报错后，实测上面脚本执行后 监控 Active(anon) 和 Inactive(anon) 恒没有变化！且第二个脚本的所有成员恒为0，没发现啥实际价值！
3. 内存分层：冷页降级到慢速 NUMA 内存
在有 CXL 附加内存或慢速 NUMA 节点的系统上，用 DAMOS_MIGRATE_COLD 降级冷页：
ADMIN=/sys/kernel/mm/damon/admin echo 1 > $ADMIN/kdamonds/nr_kdamonds echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/nr_contexts echo paddr > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/operations echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/targets/nr_targets echo 1 > $ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/nr_schemes SCHEME=$ADMIN/kdamonds/0/contexts/0/schemes/0 # Demote cold, large regions to NUMA node 2 (slow tier) echo migrate_cold > $SCHEME/action echo 2 > $SCHEME/target_nid # Pattern: any size, zero accesses, aged at least 60 aggr intervals (6s at 100ms) echo 0 > $SCHEME/access_pattern/sz/min echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/sz/max echo 0 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/min echo 0 > $SCHEME/access_pattern/nr_accesses/max echo 60 > $SCHEME/access_pattern/age/min echo 18446744073709551615 > $SCHEME/access_pattern/age/max # Demote at most 256MiB per second echo 0 > $SCHEME/quotas/ms echo 268435456 > $SCHEME/quotas/bytes echo 1000 > $SCHEME/quotas/reset_interval_ms echo on > $ADMIN/kdamonds/0/state
多迁移目标：要在多层之间按权重分布，用 scheme 下的 dests/ 子目录代替 target_nid。建 nr_dests 个条目，每个设 id（NUMA 节点）和 weight。
4. 内置 DAMOS 模块
4.1 CONFIG_DAMON_RECLAIM
DAMON_RECLAIM（mm/damon/reclaim.c）是预制内核模块，对物理地址空间跑 DAMOS_PAGEOUT scheme。它做轻量主动回收，适合温和内存压力，是 kswapd 被动扫描的补充。
内核配置：CONFIG_DAMON_RECLAIM（依赖 CONFIG_DAMON_PADDR）
模块参数（经 /sys/module/damon_reclaim/parameters/ 读写，只有使能了此配置才有这些文件节点）：
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
参数 默认 说明
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
enabled N 运行时开/关 DAMON_RECLAIM
commit_inputs N 置 Y 则不重启重读所有参数
min_age 120,000,000 µs（120s） 冷 region 被回收前的最小 age
quota_mem_pressure_us 0（关闭） 自动调 quota 以达成该 PSI 水平（每 reset 间隔 µs）
quota_autotune_feedback 0（关闭） 自动调优的手工反馈值（目标 10,000）
skip_anon N Y 则跳过匿名页（只收文件页）
monitor_region_start 0 监控的物理地址范围起点
monitor_region_end 0 监控的物理地址范围终点（0 = 最大 System RAM 区域）
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
默认 quota：每 1 秒窗口最多 10ms CPU、128MiB 字节。默认 watermark：空闲内存在 20%～50% 之间激活。
# Enable DAMON_RECLAIM with more aggressive settings echo Y > /sys/module/damon_reclaim/parameters/enabled # Reclaim pages cold for 60 seconds instead of 120 echo 60000000 > /sys/module/damon_reclaim/parameters/min_age # Apply changes without restarting echo Y > /sys/module/damon_reclaim/parameters/commit_inputs
何时用 DAMON_RECLAIM vs. 直接 sysfs 配置：DAMON_RECLAIM 是全系统主动回收的粗粒度开关。如需细粒度控制 —— 按 cgroup 定向、自定义 watermark、多 scheme、或迁移而非换出 —— 直接经 sysfs 配 DAMON。
4.2 CONFIG_DAMON_LRU_SORT
DAMON_LRU_SORT（mm/damon/lru_sort.c）用两个 DAMOS scheme 在 kswapd 看到页面之前先影响 LRU：热页提权（DAMOS_LRU_PRIO）、冷页降权（DAMOS_LRU_DEPRIO）。让后续 kswapd 回收更精准，又不绕过 LRU 机制。
内核配置：CONFIG_DAMON_LRU_SORT（依赖 CONFIG_DAMON_PADDR）
关键模块参数（/sys/module/damon_lru_sort/parameters/）：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 参数 默认 说明 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- enabled N 开/关 active_mem_bp 0（关闭） 自动调优以达成该 active/总 LRU 比 autotune_monitoring_intervals N 自动调优 sample/aggr 间隔 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4.3 CONFIG_DAMON_STAT
DAMON_STAT（mm/damon/stat.c）对物理地址空间跑 DAMON，把聚合访问统计暴露成简单指标，只观测、不做内存管理动作，适合可观测性。
内核配置：CONFIG_DAMON_STAT
CONFIG_DAMON_STAT_ENABLED_DEFAULT 控制开机是否自动启动。
5. DAMON 与 MGLRU
DAMON 和多代 LRU（MGLRU）都跟踪内存访问模式，但粒度和目的不同：
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DAMON MGLRU
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
粒度 damon_region（页到 MB，自适应大小） 按页（folio）代
机制 每间隔每 region 采样一个随机地址 走页表、更新 folio 代
输出 每 region nr_accesses、age 每 folio 代号（0=最老）
作用于 DAMOS scheme（策略无关） kswapd 按代驱逐
开销 经间隔可配；典型 <1% 分摊到页表遍历
用例 自定义策略、分层、预取、工作集 sizing 通用回收排序
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
两者互补：MGLRU 在 LRU 内高效排序供回收，DAMON 提供 region 级访问数据，能表达 MGLRU 表达不了的动作 —— 主动降级到 CXL 内存、THP 提升决策、容量规划用的工作集报告。
无冲突：DAMON 和 MGLRU 可同时跑。DAMON_LRU_SORT 就是专门与 MGLRU 协作的，在按代驱逐之前先摆弄 LRU 优先级。
6. 性能开销
DAMON 开销主要由三个参数决定：
overhead ≈ (nr_regions × cost_per_region) / sample_interval ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 参数 对开销的影响 对精度的影响 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- sample_interval（↑） kdamond CPU 时间减少 采样变稀 → 可能漏掉短命访问 aggr_interval（↑） 无直接开销影响 窗口变大，平滑掉瞬时尖刺 max_nr_regions（↑） region 越多，每采样页表查找越多 空间分辨率更细 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
典型配置 CPU 开销远低于 1%。DAMON_RECLAIM 默认（5ms 采样、100ms 聚合、最多 1000 region）就是为生产环境近零影响设计的。
开销调优指南：
(1) 后台可观测（工作集 sizing）优先长间隔：sample_us=50000，aggr_us=1000000.
(2) reactive 策略（压力下主动回收）用默认，或开 intervals_goal 自动调优让 DAMON 动态调.
7. 内核配置
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 配置项 说明 依赖 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONFIG_DAMON DAMON 核心框架 — CONFIG_DAMON_VADDR 虚拟地址 ops（vaddr、fvaddr） DAMON、MMU，选中 PAGE_IDLE_FLAG CONFIG_DAMON_PADDR 物理地址 ops（paddr） DAMON、MMU，选中 PAGE_IDLE_FLAG CONFIG_DAMON_SYSFS /sys/kernel/mm/damon/ 下 sysfs 接口 DAMON、SYSFS CONFIG_DAMON_RECLAIM 内置主动回收模块 DAMON_PADDR CONFIG_DAMON_LRU_SORT 内置 LRU 排序模块 DAMON_PADDR CONFIG_DAMON_STAT 内置访问统计模块 DAMON_PADDR CONFIG_DAMON_STAT_ENABLED_DEFAULT 开机启用 DAMON_STAT DAMON_STAT CONFIG_DAMON_KUNIT_TEST DAMON 核心 KUnit 测试 DAMON、KUNIT=y CONFIG_DAMON_VADDR_KUNIT_TEST vaddr ops KUnit 测试 DAMON_VADDR、KUNIT=y CONFIG_DAMON_SYSFS_KUNIT_TEST sysfs 接口 KUnit 测试 DAMON_SYSFS、KUNIT=y -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
8. 关键源文件
include/linux/damon.h: 所有公开结构与枚举：damon_region、damon_target、damon_ctx、damon_attrs、damon_operations、damos、damos_access_pattern、damos_quota、damos_watermarks、damos_filter、damos_stat
mm/damon/core.c: kdamond 主循环、region split/merge、DAMOS 引擎、damon_new_ctx()、damon_start()、damon_stop()、damon_register_ops()、damon_select_ops()
mm/damon/vaddr.c: DAMON_OPS_VADDR 与 DAMON_OPS_FVADDR 实现：基于 VMA 的 region 初始化、走页表检查访问
mm/damon/paddr.c: DAMON_OPS_PADDR 实现：物理地址 region 管理、经 damon_pa_mkold() 按 folio 检查访问
mm/damon/ops-common.c: 共享 helper：damon_get_folio()、damon_ptep_mkold()、damon_folio_mkold()
mm/damon/sysfs.c: sysfs 目录树：kdamond、context、target、region、monitoring_attrs
mm/damon/sysfs-schemes.c: scheme 的 sysfs：access_pattern、quota、watermark、filter、stat、tried_regions
mm/damon/sysfs-common.c: 共享 sysfs helper：min/max 对的 damon_sysfs_ul_range
mm/damon/reclaim.c: DAMON_RECLAIM 内置模块：模块参数、DAMOS_PAGEOUT scheme 配置
mm/damon/lru_sort.c: DAMON_LRU_SORT 内置模块：DAMOS_LRU_PRIO 与 DAMOS_LRU_DEPRIO scheme
mm/damon/stat.c: DAMON_STAT 内置模块：只观测的 DAMOS_STAT scheme
mm/damon/modules-common.c: 内置模块共享 helper
mm/damon/Kconfig: 所有 CONFIG_DAMON_* 选项
9. Further reading
9.1 内核文档：
Documentation/admin-guide/mm/damon/ 管理员指南（DAMON 概念、sysfs 接口、DAMOS scheme 配置、内置模块）；
Documentation/mm/damon/design.rst 设计文档（自适应按 region 采样算法、监控 ops 抽象、DAMOS 引擎）。
mm/damon/ —— 完整的 DAMON 实现：核心采样循环、虚拟地址与物理地址操作集、sysfs 接口，以及内置方案模块
9.2 LWN 文章
《Memory-management optimization with DAMON》—— Jonathan Corbet 对 DAMON 设计与访问监控方法的概述（2020 年） //https://lwn.net/Articles/812707/
《Using DAMON for proactive reclaim》—— DAMON_RECLAIM 如何开发、以及与仅用 kswapd 回收对比评估的过程（2021 年） //https://lwn.net/Articles/863753/
9.3 相关文档
reclaim.md —— 页面回收；DAMON_RECLAIM 针对 DAMON 识别出的冷页，而不是仅依赖 LRU 新老程度
psi.md —— 压力停滞信息；DAMON_RECLAIM 可以用 PSI 内存压力作为反馈来自动调优其 quota
mglru.md —— 多代 LRU；在 LRU 链表内部按页粒度做回收排序，与 DAMON 互补
10. 补充
10.1 vaddr 和 fvaddr 的区别
在 DAMON 里 vaddr 和 fvaddr 都是监控进程虚拟地址的 ops，代码都在 mm/damon/vaddr.c，采样原理一样，区别只在监控范围怎么定：
(1) vaddr：监控整个进程
对应 DAMON_OPS_VADDR，sysfs 里写 operations = vaddr。初始 region 从目标进程的全部 VMA 划分出来。ops.update() 会定期刷新 VMA，跟随 mmap/munmap/mremap 变化，新增的 VMA 会自动纳入，释放的会自动剔除。用法：只需给 targets/0/pid_target，不用填地址。适合：看整个应用的工作集、冷热分布。
(2) fvaddr：只监控你指定的固定地址段
对应 DAMON_OPS_FVADDR，sysfs 里写 operations = fvaddr，即 Fixed VADDR。不看全部 VMA，只看你在 sysfs 里手工填的：targets/0/regions/nr_regions + regions/0/start,end、regions/1/start,end... DAMON 就限定在这几个 [start,end) 内做自适应 split/merge，不会扩展到其他 VMA。用法：既要给 pid_target，还要给具体的起止地址。适合：只关心堆、某个大 buffer、某个库映射，想减少开销和噪声；长期监控已知地址段。
简单记：vaddr = 全进程自动跟随 VMA，fvaddr = 指定固定范围精准监控。
posted on 2026-10-08 20:38 Hello-World3 阅读(2) 评论(0) 收藏 举报
浙公网安备 33010602011771号