论文标题：Precise control of page cache for containers

期刊：Frontiers of Computer Science

作者：Kun WANG, Song WU, Shengbang LI, Zhuo HUANG, Hao FAN, Chen YU, Hai JIN

发表时间：14 Mar 2023

DOI：10.1007/s11704-022-2455-0

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针对容器场景下页面缓存隔离问题，华中科技大学吴松教授团队撰写了研究论文：面向容器的页面缓存精确控制方法。

文章信息

标 题：

Precise control of page cache for containers

引用格式：

Kun WANG, Song WU, Shengbang LI, Zhuo HUANG, Hao FAN, Chen YU, Hai JIN. Precise control of page cache for containers. Front. Comput. Sci., 2024, 18(2): 182102

阅读原文：

问题概述

容器系统由于其高效性和灵活性在云计算中越来越流行。资源隔离是容器的基本特性。现有研究表明，较弱的资源隔离性可能会导致容器应用的性能显著下降。虽然已有一些工作增强了容器资源隔离性，但是都没有关注作为容器关键资源的页面缓存的隔离问题。容器利用内存cgroup控制页面缓存的使用。然而，现有策略在容器环境中引入了两个主要问题：1）容器可以突破cgroup限制，使用比最大配额更多的内存，从而打破了内存隔离；2）在新的内存请求到达时，操作系统内核可能需要回收页面缓存以响应内存请求，从而降低了容器应用性能。

本文旨在分析现有页面缓存策略存在的隔离问题及其严重影响，并提出将容器的页面缓存划分为私有和共享，然后分别精确地控制这两种页面缓存，提升页面缓存隔离性。

技术步骤

根据容器的访问份额对共享页面缓存统计进行拆分，防止容器免费试用内存，以确保公平性；实现了按需驱逐页面缓存，以减少不必要的驱逐，提高容器性能。

实验结果

大量实验结果表明，基于本文提出的面向容器的页面缓存精确控制方法，可以公平地统计容器的页面缓存使用量，有效地增强内存隔离，并在多种真实容器应用上具有更优的性能表现。

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