内存去重曲线：Firecracker、Docker 与 pVisor¶
注：文中本地
.data/路径指向测量时的本地归档，未随仓库或站点发布，仅用于批次溯源。
Linux：去重速度、压缩与共享库预检¶
观察到的收益与代价¶
四实例各持相同 64 MiB 随机数据时，物理池约 1.7 秒起持续回收 128 MiB 计费内存，KSM 需约 27.8 秒；没有可共享业务页时，池占用 391.62 MiB 并消耗 8.1 CPU 秒扫描，收益不成立。 文件读取提示在共享库实验中提前了回收，DAX 则直接复用显式不可变文件的页。所有读数均为每格 N=1 的单次观察，不提供置信区间、稳定排名或生产密度结论。以下对照同时记录回收速度、CPU 和窗口末尾占用，用于分析不同路径的收益与成本。
2026-10-18 的两组完整预检分别包含 21 个静态内存条件和七个共享库条件，每格 N=1。全部 1,218／406 项内容、私有写入、独立退出校验以及资源、来源和原始数据审计通过。分析仅使用这两组完整预检；额外的部分重复测量不混入汇总。以下读数不提供置信区间、稳定排名或生产密度结论。
为什么同时测三种内容¶
重复且容易压缩的数据可以从压缩和共享中受益。跨实例相同的随机数据难以压缩，但可以共享物理页。各实例独有的随机数据则暴露基础运行开销和无效扫描成本。三者共同回答节省来自哪里，以及没有可共享业务页时要付出什么代价。
Agent 的短时工具调用使早期回收值得单独评估：一次性环境或频繁释放、改写的页可能等不到长扫描窗口。持久 VM 的库页则可能跨多次调用复用，工具时长与页面可共享寿命需要分别测量。以下曲线给出这类部署的机制依据，没有测量真实 Agent 的调用时长或吞吐。
同负载与统一观察窗口¶
Linux x86_64/KVM，Ryzen 7 9700X，内核 7.2.10-200.fc44.x86_64。每组四实例，各使用相同的 64 MiB 数据；VM 为 256 MiB RAM／1 vCPU，Docker 每容器限制为 256 MiB／一核配额。完整产品组包含 VM、池或独立 dockerd、containerd、shim 和连接客户端，统一使用四核配额、CPU 0–3、2 GiB 上限和零 swap。观察者在组外，全局 ksmd CPU 单列，宿主 KSM 参数保持不变。
静态实验使用同一静态 worker；共享库实验单独使用相同 Python userspace，实际 dlopen 同一份含 64 MiB 目标数据的 .so。输入预先准备，不驱逐全局缓存。原版 Firecracker 使用 virtio-blk，pVisor 普通 rootfs 使用 virtio-fs；Docker 共享宿主内核。这些产品差异保留，结果不能全部归因于 VMM 自身。
所有实例就绪后观察 60 秒，整组计费内存每 50 ms、进程 PSS 每 500 ms 采样。扫描可能在依次启动实例时已经开始。后续完整读回、私有写入与退出检查继续作为有效样本门禁。具体模式见去重与压缩的区别。本实验测量 pVisor 的 UKSM-inspired 实现，没有运行上游 UKSM 内核补丁。
静态工作集：空闲占用与回收速度¶
下表是四实例完整组在 60 秒时的计费内存，单位 MiB，每格一次观测。PSS 与计费内存分别绘制；共享缓存可能计费在组外，PSS 则不包含全部内核成本，两者均不能直接替代整机新增物理占用。
| 模式 | 重复内容 | 跨实例相同随机内容 | 各实例独有随机内容 |
|---|---|---|---|
| firecracker | 365.61 | 365.67 | 365.44 |
| docker-rootless | 423.99 | 423.99 | 424.10 |
| pvisor-off | 398.92 | 398.91 | 399.32 |
| pvisor-ksm | 114.22 | 177.33 | 368.89 |
| pvisor-physical | 149.14 | 222.61 | 391.62 |
| pvisor-compressed | 186.17 | 377.89 | 377.68 |
| pvisor-local | 117.46 | 373.48 | 373.75 |
横轴是四实例全部就绪后的秒数，纵轴是整组 MiB，越低表示该口径的占用越少。左列为 cgroup 计费，右列为进程 PSS；三行分别是重复、相同随机和独有随机内容。曲线使用原始采样点，没有平滑或跨条件平均。
随机共享数据中，物理池持续减少 128 MiB 计费内存的采样区间为 1.688–1.739 秒，KSM 为 27.723–27.773 秒。时间从各自 all-ready 占用开始计算，表示持续到观察窗结束的采样下降，不能解释为精确收敛时间。60 秒累计组 CPU 分别为 5.924／0.384 秒，KSM 另有 0.41 秒全局 ksmd 成本，位于组配额之外且不能完全归因到本组。
随机独有数据中，Firecracker 为 365.44 MiB，pVisor off 为 399.32 MiB。差异包含客户机、设备和运行时开销；仅凭这组数据无法拆出纯 VMM 固定成本。物理池为 391.62 MiB，累计消耗 8.122 CPU 秒：无重复业务数据时，扫描收益较小。独立 Docker daemon 的开销已包含，不能外推到共享、摊销 daemon 的部署。
读回：共享保留与私有恢复¶
重复内容的完整读回读数如下。内存单位 MiB；时间覆盖四实例读回、逐字节及摘要校验和控制传输，不是纯解压耗时。
| 模式 | 读回前计费内存 | 读回后计费内存 | 首次完整读回 ms |
|---|---|---|---|
| pvisor-off | 398.92 | 399.09 | 621.99 |
| pvisor-local | 117.46 | 374.58 | 1157.44 |
| pvisor-compressed | 186.17 | 419.73 | 1099.13 |
| pvisor-physical | 149.14 | 149.10 | 839.57 |
物理池不压缩数据，读回继续使用共享映射。压缩路径恢复私有 RAM，导致占用回升；它们还改变块大小、准入和 IPC，不能将全部差异归给 codec。当前压缩池要求单个 64 KiB 块达到压缩收益门槛，独立双会话随机块诊断确认了这一限制：相同随机块的两次提交均因收益不足被拒绝，池对象数为零。
共享库：文件提示与 DAX¶
以下为单独的七条件库负载，每格 N=1，单位 MiB。物理池 hints off/on 使用同一二进制，核验每个进程的实际提示设置。显式 DAX 保持普通 RAM 去重关闭；其共享来自同一不可变文件 backing，无需扫描目标文件页。
| 库加载路径 | 2 秒组计费 | 60 秒组计费 | 60 秒进程 PSS |
|---|---|---|---|
| firecracker-block | 440.93 | 441.57 | 441.08 |
| docker-rootless-library | 274.27 | 273.28 | 369.90 |
| pvisor-rootfs-off | 475.22 | 475.73 | 481.25 |
| pvisor-rootfs-ksm | 475.10 | 207.12 | 212.65 |
| pvisor-rootfs-physical-no-hints | 348.43 | 259.02 | 252.46 |
| pvisor-rootfs-physical-hints | 304.89 | 256.52 | 252.94 |
| pvisor-dax | 228.93 | 229.02 | 298.10 |
横轴仍从全部就绪计时；0 秒时已经发生的共享保留在起始占用中。比较前几秒的下降可以观察文件提示的作用，60 秒读数用于比较观察窗末尾的占用。
前五秒放大图保留全部七个条件及原始采样点，便于查看提示开启／关闭的早期差异。PSS 采样比计费内存稀疏，不插值推断精确合并时刻。
文件提示开启时，2 秒组计费为 304.89 MiB，关闭时为 348.43 MiB；60 秒时分别为 256.52／259.02 MiB，PSS 接近。累计组 CPU 分别为 7.552／7.710 秒。这些单次观察尚不能证明重复测量中的 CPU 改善。
读回后，提示开启、关闭以及 DAX 都验证了四 VM 共享全部 16,384 个目标页（64 MiB）；证据包含完整目标字节和前后 present-file PTE、backing 身份与偏移。Docker 验证四个 OverlayFS 视图各自的目标页及 smaps，跨视图同槽数量保留为不可用。目标页共享证明与整组节约分别报告：物理池还扫描其他客户机内存，DAX 只共享显式挂载的文件页，整组差值不能全部归因于 .so。
从观察到算法判断¶
| 观察 | 机制解释 | 尚不能推出的结论 |
|---|---|---|
| 相同随机内容经物理池回收，读回仍保持共享 | 4 KiB 原文页共享不要求内容可压缩 | 全部收益均来自业务页，或纯扫描算法更快 |
| 压缩池拒绝相同的难压缩随机块 | 64 KiB 块先通过压缩收益门槛，限制了这类重复数据的准入 | codec 占全部 CPU 成本的比例 |
| 文件提示开启时，早期占用下降较早，60 秒 PSS 接近 | 成功的文件读取提供候选顺序，后台扫描仍能发现相同页 | 最终共享量或 CPU 成本有稳定改善 |
| 显式 DAX 在起始读数中已有共享 | 相同不可变 backing 与偏移可直接复用文件页 | 普通 mutable rootfs 的所有库都自动共享 |
随机共享负载中，物理池约 1.7 秒达到持续减少 128 MiB 的目标，KSM 约 27.8 秒达到目标，并在 60 秒时取得更低的占用和 CPU 读数。短时页面的评估重点是早期回收，长期保留页面还需考察持续成本。两种时间尺度都应结合实际页面寿命分析；这些单次观测尚不能建立纯算法速度、亚秒级工具吞吐或稳定 CPU 改善的结论。
完整来源与复现步骤保留在 memory 实验记录。本地原始证据为 benchmark/memory/.data/q8/ 和 l4/，对应审计报告 SHA-256 分别为 05958d9ca694f8aa63e81d2bce4a97ee7ad575d7dd19ed3279be91ceced03d8a、dfbf4fb91ea2613601bf2217dd08ddb55885591d3e1ec5c805da07b954c18f2f。预检与正式样本分开保存，失败条件不补入成功批次；原始写入后记录仍完整保留。