LinuxのTransparent Huge Pagesを無効化する方法｜MySQLやRedisのレイテンシスパイクを解消するTHP設定の実践

「MySQLのレスポンスが突然遅くなった」「Redisのレイテンシが数十ミリ秒単位でスパイクする」
原因を調べてみると、dmesgにエラーはなく、ディスクI/Oも問題ない。なのにパフォーマンスが安定しない。

こうした問題の原因として見落とされがちなのが、Transparent Huge Pages（THP）です。

LinuxカーネルはデフォルトでTHPを有効にしており、メモリのページサイズを自動的に2MBに拡大しようとします。この仕組みはメモリ管理のオーバーヘッドを下げるために設計されていますが、MySQLやRedisのように小さなメモリブロックを頻繁に割り当てるアプリケーションでは、逆にレイテンシのスパイクやCPU使用率の急増を引き起こすことがあります。

この記事では、RHEL 9系／Ubuntu 24.04 LTSを想定環境として、THPが問題を引き起こす仕組みを整理したうえで、THPを無効化する手順と再起動後も設定を維持する永続化方法を解説します。

Transparent Huge Pages（THP）とは何か

Linuxのメモリ管理は、通常4KBのページを単位として行います。THPはこの4KBのページを、条件が揃った場合に自動的に2MBの大きなページ（Huge Page）にまとめて管理する仕組みです。

大きなページを使うと、ページテーブルのエントリ数が減り、TLBミス（CPU内部のアドレス変換キャッシュのミス）が減少します。大量の連続したメモリを扱う科学計算やバッチ処理では効果的です。

一方、MySQLやRedisのようにメモリを細かく頻繁に割り当て・解放するアプリケーションでは、逆効果になることがあります。

具体的な問題は2点あります。

・khugepageによるCPU使用率の急増: Linuxは「khugepaged」というカーネルスレッドを通じて、4KBページを2MBページにまとめる作業を継続的に行います。この処理中にアプリケーションが一時的にブロックされ、レイテンシのスパイクが発生します
・ページ分割のコスト: 大きなページを確保した後に細かく解放すると、2MBページを再び4KBに分割する処理が発生します。この分割コストがデータベースの書き込みレイテンシに影響します

MySQL、Redis、MongoDBをはじめ主要なデータベースはいずれもTHPを無効化することを推奨しています。

THPが問題の原因かどうかを確認する

1. 現在のTHP設定を確認する

まず現在の設定値を確認します。
出力例（環境により異なります）：
括弧で囲まれているのが現在の設定です。

・[always]：THPが常に有効（デフォルト値のディストリビューションが多い）
・[madvise]：アプリケーションが明示的に要求した場合のみ有効
・[never]：無効

defrag（ページ結合の積極度）も合わせて確認します。
出力例（環境により異なります）：
defragが「always」になっていると、khugepageによるページ結合処理が積極的に行われ、アプリケーションへの影響が大きくなります。

2. khugepageの活動をvmstatで確認する

出力例（環境により異なります）：
「sy（システムCPU使用率）」の値が突然跳ね上がる瞬間があれば、khugepageが大きなページを構築中の可能性があります。sy列が平常時は2～3%程度なのに、突発的に15～20%に上昇するパターンはTHPの影響を疑う根拠になります。

THP（Transparent Huge Pages）を無効化する手順

1. 即時無効化（再起動で元に戻る）

次のコマンドを実行すると、THP設定がすぐに変更されます。
設定が変わったことを確認します。
出力例（環境により異なります）：
「[never]」になっていれば無効化できています。この変更はサーバーを再起動すると元の状態に戻ります。

再起動後も無効化を維持する（永続化）

1. systemdサービスを作成する方法

systemdサービスとして登録するのが、設定の意図が明確で管理しやすい方法です。
出力例（環境により異なります）：
「active (exited)」と表示されれば正常に設定されています。

「再起動しても設定が消えた」という場面は、/sys配下への直接書き込みだけで済ませてしまい、サービスへの登録を忘れたケースがよくあります。変更を永続化するには必ずsystemctl enableまで実行してください。

2. カーネルパラメータで無効化する方法（RHEL 9系）

GRUBのカーネルパラメータでも設定できます。
GRUB_CMDLINE_LINUXの末尾に「transparent_hugepage=never」を追記します。
再起動後にTHPが無効の状態で起動します。

サーバー公開前のカーネルパラメータ設定はサーバー設計の一部です。設計段階からTHPの要否を判断しておくと、後からのトラブルを防げます。体系的なLinuxサーバー設計の学び方はこちら。

アプリケーションごとにTHPを制御する（madvise設定）

THPを完全に無効化するのではなく、madvise設定にすることで「明示的にTHPを要求したアプリのみ有効」という折衷案を取ることができます。
madviseモードでは、アプリケーションがmadvise(MADV_HUGEPAGE)システムコールを呼び出した場合のみTHPが有効になります。最近のJVM（Java仮想マシン）やPostgreSQLはこの呼び出しに対応しているため、THPの恩恵を受けつつ問題を回避できる可能性があります。

ただし、madviseモードでもパフォーマンスへの影響はワークロードによって異なります。変更後はクエリ応答時間やvmstatのsy値を観察して判断してください。

Redisの公式ドキュメントはmadviseを含めてTHPを有効にしないことを推奨しているため、Redisを使っている環境ではneverを選択してください。

本記事のまとめ

やりたいこと	コマンド・設定箇所
現在のTHP設定を確認する	cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
THPのdefrag設定を確認する	cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
THPを即時無効化する（一時的）	echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
THP無効化を再起動後も維持する	systemdサービス（disable-thp.service）を作成してenable
GRUBカーネルパラメータで無効化する（RHEL 9系）	grub2-mkconfig → transparent_hugepage=never
アプリが要求した場合のみTHPを有効にする	echo madvise > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

THPはデフォルトで有効になっているため、データベースサーバーを構築した後に気づかずに放置されるケースが少なくありません。MySQLやRedisのパフォーマンスが不安定な場合は、まず/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabledを確認してください。

無効化後は、vmstatのsy値やアプリケーションのレイテンシを改めて観察することをお勧めします。THPが原因だった場合、変更後すぐに安定する場合がほとんどです。設定変更だけで解決しない場合は、メモリ全体の使用量や他のカーネルパラメータも合わせて見直してください。

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