Linuxのヒュージページ設定｜THPを無効化してデータベースサーバーの性能劣化を防ぐ方法

この記事のポイント

・THP有効時、Redis・DBの周期的遅延・レイテンシスパイクが発生する
・THPはsysfsでneverに設定し、systemdユニットで永続化する
・vm.nr_hugepagesでヒュージページ数を確保し/proc/meminfoで監視する
・PostgreSQLはhuge_pages=onで適用、RedisはTHP無効化のみで警告が消える

# Redis起動ログ（/var/log/redis/redis-server.log）
WARNING you have Transparent Huge Pages (THP) support enabled in your kernel.
This will create latency and memory usage issues with Redis.
To fix this issue run the command 'echo madvise > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled'
as root, and add it to your /etc/rc.local in order to retain the setting after a reboot.

# khugepaged が動いていることを確認
$ ps aux | grep khugepaged | grep -v grep
root        22  0.0  0.0      0     0 ?        S    09:01   0:00 [khugepaged]

# THPの現在状態を確認（[]で囲まれた値が現在の設定）
$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
[always] madvise never

# defrag設定も確認（khugepaged がメモリを積極的に再編成するかどうか）
$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
[always] defer defer+madvise madvise never

# THPを即時無効化
# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# defragも無効化（khugepaged によるメモリ再編成を抑制）
# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

# 変更後に確認
$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
always madvise [never]

# /etc/systemd/system/disable-thp.service を作成
# cat > /etc/systemd/system/disable-thp.service << 'EOF'
[Unit]
Description=Disable Transparent Huge Pages (THP)
DefaultDependencies=no
After=sysinit.target local-fs.target
Before=basic.target

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/sh -c "echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled && echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag"
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=basic.target
EOF

# 有効化・即時起動（--now で enable と start を一度に実行）
# systemctl daemon-reload
# systemctl enable --now disable-thp.service

# 動作確認
$ systemctl status disable-thp.service
* disable-thp.service - Disable Transparent Huge Pages (THP)
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/disable-thp.service; enabled; vendor preset: disabled)
     Active: active (exited) since Thu 2026-10-09 09:05:22 JST; 2min ago
    Process: 1234 ExecStart=/bin/sh -c echo never > ... (code=exited, status=0/SUCCESS)

# THP状態を再確認
$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
always madvise [never]

# /etc/default/grub の GRUB_CMDLINE_LINUX に追記
GRUB_CMDLINE_LINUX="... transparent_hugepage=never"

# RHEL 9系（BIOSブート）
# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

# RHEL 9系（UEFIブート）
# grub2-mkconfig -o /boot/efi/EFI/redhat/grub.cfg

# Ubuntu（UEFI/BIOS共通）
# update-grub

# 物理メモリ量を確認
$ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            31Gi        11Gi        16Gi       128Mi       3.8Gi        19Gi

# ヒュージページ1枚 = 2MB
# PostgreSQLのshared_buffersが8GB → 8192MB ÷ 2MB = 4096ページが最低ライン
# OSカーネルやその他プロセス分の余裕として1割増しの4500前後を目安にする

# その場で設定（即時反映）
# sysctl -w vm.nr_hugepages=4096

# 確認
$ sysctl vm.nr_hugepages
vm.nr_hugepages = 4096

# 永続化（/etc/sysctl.d/ に置くのがRHEL9/Ubuntu24.04の推奨）
# echo "vm.nr_hugepages = 4096" > /etc/sysctl.d/99-hugepages.conf
# sysctl -p /etc/sysctl.d/99-hugepages.conf

$ grep -i huge /proc/meminfo
AnonHugePages:         0 kB    # THP=never なので0
ShmemHugePages:        0 kB
FileHugePages:         0 kB
HugePages_Total:    4096       # 確保した明示的ヒュージページ数
HugePages_Free:     3200       # 空き（Total - アプリが使用中）
HugePages_Rsvd:      896       # 予約済み（PostgreSQL起動直後は増える）
HugePages_Surp:        0       # サープラス（通常は0）
Hugepagesize:       2048 kB    # 1ページ = 2MB
Hugetlb:         8388608 kB    # ヒュージページ合計（4096 × 2MB = 8GB）

# PostgreSQLが使用しているシェアードメモリ量を把握する
$ head -1 /var/run/postgresql/*.pid
1234

$ grep VmRSS /proc/1234/status
VmRSS:    524288 kB    # 約512MB → 256ページ分が目安

# /etc/postgresql/16/main/postgresql.conf（バージョンは環境に合わせる）
# huge_pages = try   ← デフォルト（確保できなければ通常ページで起動）
huge_pages = on       # 確保できない場合はエラーで起動停止（推奨）

# PostgreSQLを再起動
# systemctl restart postgresql

# ヒュージページが使われているか確認
$ grep -E 'HugePages_(Free|Rsvd)' /proc/meminfo
HugePages_Free:     2944
HugePages_Rsvd:     1152    # 増加していればPostgreSQLが予約している

# THP=never にした状態でRedisを再起動
# systemctl restart redis

# 起動ログでTHP警告が消えているか確認
$ journalctl -u redis --since "1 min ago" | grep -i thp
（出力なし → 警告が解消された）

# Redis INFO コマンドでメモリ状況も確認
$ redis-cli info memory | grep -E '(used_memory_human|mem_allocator)'
used_memory_human:2.51G
mem_allocator:jemalloc-5.3.0

# HugePages_TotalがNr_hugepages設定値より少ない場合
$ grep HugePages /proc/meminfo
HugePages_Total:    3800    # 4096を設定したのに3800しか確保できていない

# 対処1: カーネルにメモリコンパクションを依頼してから再設定する
# echo 1 > /proc/sys/vm/compact_memory
# sysctl -w vm.nr_hugepages=4096

# 対処2: ページキャッシュを解放してから確保する（メンテナンス時間帯推奨）
# sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# sysctl -w vm.nr_hugepages=4096

# 対処3: ブート直後に設定されるよう/etc/sysctl.d/に書いておく（最も確実）
# メモリが断片化する前のブート直後なら確保しやすい

# 再起動後にTHP状態を確認
$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
[always] madvise never    # never に戻っていない

# systemdサービスが有効化されているか確認
$ systemctl is-enabled disable-thp.service
disabled    # enable できていなかった

# 修正: 有効化してから再起動
# systemctl enable disable-thp.service

# 有効化が完了したか確認
$ systemctl is-enabled disable-thp.service
enabled