5.1.3 使用virtio_balloon
1. Ballooning简介
通常来说，要改变客户机占用的宿主机内存，是要先关闭客户机，修改启动时的内存配置，然后重启客户机才能实现。而内存的ballooning（气球）技术可以在客户机运行时动态地调整它所占用的宿主机内存资源，而不需要关闭客户机。
Ballooning技术形象地在客户机占用的内存中引入气球（Balloon）的概念，气球中的内存是可以供宿主机使用的（但不能被客户机访问或使用），所以，当宿主机内存使用紧张，空余内存不多时，可以请求客户机回收利用已分配给客户机的部分内存，客户机就会释放其空闲的内存，此时若客户机空闲内存不足，可能还会回收部分使用中的内存，可能会换出部分内存到客户机的交换分区（swap）中，从而使得内存气球充气膨胀，从而让宿主机回收气球中的内存可用于其他进程（或其他客户机）。反之，当客户机中内存不足时，也可以让客户机的内存气球压缩，释放出内存气球中的部分内存，让客户机使用更多的内存。
很多现代的虚拟机，如KVM、Xen、VMware等，都对Ballooning技术提供支持。关于内存Balloon的概念，其示意图如图5-9所示。
linux ballooning
图5-9 内存Balloon的概念
2. KVM中Ballooning的原理及其优劣势
KVM中Ballooning的工作过程主要如下几个步骤：
1. Hypervisor（即KVM）发送请求到客户机操作系统让其归还一定数量的内存给hypervisor。
2. 客户机操作系统中的virtio_balloon驱动接收到hypervisor的请求。
3. virtio_balloon驱动使客户机的内存气球膨胀，气球中的内存就不能被客户机访问。如果此时客户机中内存剩余量不多（如某应用程序绑定/申请了大量的内存），并不能让内存气球膨胀到足够大以满足hypervisor的请求，那么virtio_balloon驱动也会让尽可能多地提供内存内存使气球膨胀，尽量去满足hypervisor的请求中的内存数量（即使不一定能完全满足）。
4. 客户机操作系统归还气球中的内存给hypervisor。
5. hypervisor可以将从气球中得来的内存分配到任何需要的地方。
6. 如果从气球中得到来内存没有处于使用中，hypervisor也可以将内存返还到客户机中，这个过程为：a. hypervisor发请求到客户机的virtio_balloon驱动；b. 这个请求让客户机操作系统压缩内存气球；c. 在气球中的内存被释放出来，重新让客户机可以访问和使用。
Ballooning在节约内存和灵活分配内存方面有明显的优势，其好处有如下三点。
第一，因为能够控制和监控ballooning，所以ballooning能够潜在地节约大量的内存。它不同于内存页共享技术（KSM是内核自发完成的、不可控），客户机系统的内存只有在通过命令行调整balloon时才会随之改变，所以能够监控系统内存并验证ballooning引起的变化。
第二，Ballooning对内存的调节很灵活，既可以精细的请求少量内存，又可以粗犷的请求大量的内存。
第三，hypervisor使用ballooning让客户机归还部分内存，从而可以缓解其内存压力。而且从气球中回收的内存也不要求一定要被分配给另外某个进程（或另外的客户机）。
从另一方面来说，KVM中ballooning的使用不方便、不完善的地方也是存在的，其缺点也有如下几个。
1. Ballooning需要客户机操作系统加载virtio_balloon驱动，然而并非每个客户机系统都有该驱动（如windows需要自己安装该驱动）。
2. 如果有大量内存从客户机系统中回收，Ballooning可能会降低客户机操作系统运行的性能。一方面，内存的减少，可能会让客户机中作为磁盘数据缓存的内存被放到气球中，从而客户机中的磁盘I/O访问会增加；另一方面，如果处理机制不够好，也可能让客户机中正在运行的进程由于内存不足而执行失败。
3. 目前没有比较方便的、自动化的机制来管理ballooning，一般都是采用在QEMU monitor中执行balloon命令来实现ballooning的。没有对客户机的有效监控，没有自动化的ballooning机制，这可能会让生产环境中实现大规模自动化部署并不很方便。
4. 内存的动态增加或减少，可能会使内存被过度碎片化，从而降低内存使用时的性能。另外，内存的变化会影响到客户机内核对内存使用的优化，比如：内核起初根据目前状态对内存的分配采取了某个策略，而突然由于balloon的效果让可用内存减少了很多，这时起初的内存策略可能就不是太优化的了。
反之，当客户机中内存不足时，也可以让客户机的内存气球压缩，释放出内存气球中的部分内存，让客户机使用更多的内存。
改为
反之，当客户机中内存不足时，也可以让宿主机的内存气球压缩，
谢谢你的comments。
不过我感觉很少有听人说host这边的balloon，所以我还是都说对guest balloon的操作。另外，好像host的kernel是不需要对balloon做特别配置的，不太好说host中的ballooning。
原来如此。 我只是觉得客户内存不足还压缩内存气球 有点别扭 可能有点想当然了。
我这里有点关于BALLOON驱动代码的问题请教下博主。
BALLOON对于WINDOWS客户机有专门的驱动
这个驱动在内存设备初始化和重启时候会创建线程 对内存按照指定的数目进行填充或者释放。调用的是BalloonFill和BalloonLeak。
释放函数BalloonLeak中有以下片段
pPageMdl = pPageListEntry->PageMdl;
MmFreePagesFromMdl(pPageMdl);
ExFreePool(pPageMdl);
我很奇怪的是它是如何保证这段内存是可删除 而不是客户机器正在使用的呢？
可能我忽略哪些信息 希望博主指点下 谢谢。
我对balloon的代码没啥研究，对Window也不熟悉。。
它大致的原理是：balloon driver申请使用多少内存（多退少补），kernel就会把分配的balloon driver的内存reserve起来不分配给其他任何进程；然后将guest里面那些可以给host用的内存转化为host中的地址，host就可以再次使用了。。
我略懂Linux，你可以参考如下的（linux的文档）： 搜索"balloon“。
https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/virtual/virtio-spec.txt
另外，linux中的driver code在： drivers/virtio/virtio_balloon.c
我看下文档 非常感谢