2023学年完整公开课版内存回收

内存回收目录内核进行内存回收的原因

内存回收的不同方式2内核进行内存回收的原因3内核之所以要进行内存回收，主要原因有两个：1、内核需要为任何时刻突发到来的内存申请提供足够的内存，以便cache的使用和其他相关内存的使用不至于让系统的剩余内存长期处于很少的状态。2、当真的有大于空闲内存的申请到来的时候，会触发强制内存回收。内存回收的不同方式4在不同的内存分配路径中，会触发不同的内存回收方式，内存回收针对的目标有两种，一种是针对zone的，另一种是针对一个memcg的，把针对zone的内存回收方式分为三种，分别是快速内存回收、直接内存回收、kswapd内存回收。

内存回收的不同方式5快速内存回收：处于get_page_from_freelist()函数中，在遍历zonelist过程中，对每个zone都在分配前进行判断，如果分配后zone的空闲内存数量<阀值+保留页框数量，那么此zone就会进行快速内存回收。其中阀值可能是min/low/high的任何一种，因为在快速内存分配，慢速内存分配和oom分配过程中如果回收的页框足够，都会调用到get_page_from_freelist()函数，所以快速内存回收不仅仅发生在快速内存分配中，在慢速内存分配过程中也会发生。内存回收的不同方式6直接内存回收：处于慢速分配过程中，直接内存回收只有一种情况下会使用，在慢速分配中无法从zonelist的所有zone中以min阀值分配页框，并且进行异步内存压缩后，还是无法分配到页框的时候，就对zonelist中的所有zone进行一次直接内存回收。注意，直接内存回收是针对zonelist中的所有zone的，它并不像快速内存回收和kswapd内存回收，只会对zonelist中空闲页框不达标的zone进行内存回收。在直接内存回收中，有可能唤醒flush内核线程。内存回收的不同方式7kswapd内存回收：发生在kswapd内核线程中，每个node有一个swapd内核线程，也就是kswapd内核线程中的内存回收，是只针对所在node的，并且只会对分配了order页框数量后空闲页框数量<此zone的high阀值+保留页框数量的zone进行内存回收，并不会对此node的所有zone进行内存回收。这三种内存回收虽然是在不同状态下会被触发，但是如果当内存不足时，kswapd内存回收和直接内存回收很大可能是在并发的进行内存回收的。内存回收的不同方式8快速/慢速内存回收的内核入口均为shrink_zone()，在此函数中，首先会遍历memcg，根据memcg获取lru链表描述符lruvec与swapiness，这个swapiness的值的范围是0~200，它会影响扫描匿名页lru链表和文件页lru链表的页框数量，当此值越低时，就需要扫描的匿名页lru链表的页框越少，当此值为0时，则不扫描匿名页lru链表的页框，相反，此值越高，则需要扫描的匿名页lru链表的页框越多，当其为200时，则只扫描匿名页lru链表中的页框，不扫描文件页lru链表中的页框。然后调用shrink_lruvec()对此lru链表描述符的lru链表进行扫描，最后遍历完所有memcg后，判断是否继续对此zone进行内存回收。

内存回收的不同方式9页面回收的方式有页回写、页交换和页丢弃三种方式：对于匿名页，内存回收过程中会筛选出一些不经常使用的匿名页，将它们写入到swap分区中，然后作为空闲页框释放到伙伴系统。而对于文件页，内存回收过程中也会筛选出一些不经常使用的文件页，如果此文件页中保存的内容与磁盘中文件对应内容一致，说明此文件页是一个干净的文件页，就不需要进行回写，直接将此页作为空闲页框释放到伙伴系统中，相反，如果文件页保存的数据与磁盘中文件对应的数据不一致，则认定此文件页为脏页，需要先将此文件页回写到磁盘中对应数据所在位置上，然后再将此页作为空闲页框释放到伙伴系统中。内存对匿名页和文件缓存一共用了四条链表进行组织，回收过程主要是针对这四条链表进行扫描和操作。内存回收的不同方式10整个扫描的过程分几个循环：首先扫描每个zone上的cgroup组；然后再以cgroup的内存为单元进行page链表的扫描；内核会先扫描anon的active链表，将不频繁的放进inactive链表中，然后扫描inactive链表，将里面活跃的移回