附录 B. 启用大页（Huge Pages）

Windows

要在 Windows 上使用大页（huge pages），需要启用 SeLockMemoryPrivilege 安全策略。可以通过 Windows API 以编程方式实现，也可以通过安全策略图形界面（GUI）操作。

1. 点击开始 → 搜索"secpol.msc"并启动。
2. 在左侧选择"本地策略"（Local Policies）→"用户权限分配"（User Rights Assignment），然后双击"锁定内存中的页面"（Lock pages in memory）。

Windows security: Lock pages in memory

1. 添加您的用户并重启计算机。

2. 使用 RAMMap 工具在运行时检查大页是否被使用。

在代码中使用大页的方法如下：

void* p = VirtualAlloc(NULL, size, MEM_RESERVE | 
                                   MEM_COMMIT | 
                                   MEM_LARGE_PAGES,
                       PAGE_READWRITE);
...
VirtualFree(ptr, 0, MEM_RELEASE);

Linux

在 Linux 操作系统上，有两种方式在应用程序中使用大页：显式大页（Explicit Huge Pages）和透明大页（Transparent Huge Pages）。

Explicit Huge Pages

显式大页可以在系统启动时或应用程序启动前预先分配。若要永久修改，使 Linux 内核在启动时分配 128 个大页，可执行以下命令：

{% math_inline %} echo "vm.nr_hugepages = 128" >> /etc/sysctl.conf

若要在系统启动后显式分配 128 个大页，可使用以下命令：

{% endmath_inline %} echo 128 > /proc/sys/vm/nr_hugepages

可以在 /proc/meminfo 中观察到效果。注意这是系统级视图，而非按进程显示：

{% math_inline %} watch -n1 "cat /proc/meminfo  | grep huge -i"
AnonHugePages:      2048 kB
ShmemHugePages:        0 kB
FileHugePages:         0 kB
HugePages_Total:     128    <== 128 huge pages allocated
HugePages_Free:      128
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
Hugetlb:          262144 kB <== 256MB of space occupied

可以通过在调用 mmap 时设置 MAP_HUGETLB 标志来在代码中使用显式大页（完整示例²⁵）：

void ptr = mmap(nullptr, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
                MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_HUGETLB, -1, 0);
...
munmap(ptr, size);

其他替代方式包括：

• 使用挂载的 hugetlbfs 文件系统的文件进行 mmap（示例代码²⁶）。
• 使用 SHM_HUGETLB 标志的 shmget（示例代码²⁷）。

Transparent Huge Pages

要允许应用程序在 Linux 上使用透明大页（Transparent Huge Pages，THP），需确保 /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled 的值为 always 或 madvise。前者启用系统级 THP，后者允许用户代码控制哪些内存区域应使用 THP，从而避免消耗过多内存资源。以下是使用 madvise 方式的示例：

void ptr = mmap(nullptr, size, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC,
                MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1 , 0);
madvise(ptr, size, MADV_HUGEPAGE);
...
munmap(ptr, size);

可以在 /proc/meminfo 的 AnonHugePages 字段观察系统级效果：

{% endmath_inline %} watch -n1 "cat /proc/meminfo  | grep huge -i" 
AnonHugePages:     61440 kB     <== 30 transparent huge pages are in use
HugePages_Total:     128
HugePages_Free:      128        <== explicit huge pages are not used

此外，可以通过查看特定进程的 smaps 文件来观察应用程序如何使用显式大页（EHP）和/或透明大页（THP）：

$ watch -n1 "cat /proc/<PID_OF_PROCESS>/smaps"

²⁵. MAP_HUGETLB example - https://github.com/torvalds/linux/blob/master/tools/testing/selftests/vm/map_hugetlb.c. ↩

²⁶. Mounted hugetlbfs filesystem - https://github.com/torvalds/linux/blob/master/tools/testing/selftests/vm/hugepage-mmap.c. ↩

²⁷. SHM_HUGETLB example - https://github.com/torvalds/linux/blob/master/tools/testing/selftests/vm/hugepage-shm.c. ↩