细说｜Linux Out Of Memory机制

有时候我们可能会碰到系统中某个进程突然挂掉的情况，查看系统日志后发现是由于系统的 oom（out of memory）机制 触发导致的。

今天我们来讨论一下 OOM机制 是什么，以及如何防止进程因为 OOM机制 而被终止。

什么是OOM机制

OOM 是 Out Of Memory 的缩写，意味着系统内存不足。OOM机制 是指当系统内存不足时，系统采取的应急措施。

当 Linux 内核发现系统中的物理内存不足时，首先会尝试回收可回收内存，主要包括：

• 用于读写文件的页缓存。
• 为了性能而延迟释放的空闲 slab 内存页。

内核会优先释放这些内存页，因为它们的释放不会影响系统的正常运行，只是为了提升系统性能。

如果释放这些内存后仍然不足，内核将会采取什么措施呢？它会触发 OOM killer，杀掉占用内存最多的进程，以释放更多内存。以下是一个示意图：

可以看出，OOM killer 是防止系统崩溃的最后一个手段，不到迫不得已的情况是不会触发的。

OOM killer 实现

接下来，我们分析一下内核是如何实现 OOM killer 的。

由于在 Linux 系统中，进程申请的都是虚拟内存地址。所以当程序调用 malloc() 申请内存时，如果虚拟内存空间足够的话，是不会触发 OOM 机制的。

当进程访问虚拟内存地址时，如果此虚拟内存地址还没有映射到物理内存地址的话，那么将会触发 缺页异常。

在缺页异常处理例程中，将会申请新的物理内存页，并且将进程的虚拟内存地址映射到刚申请的物理内存。

如果在申请物理内存时，系统中的物理内存不足，那么内核将会回收一些能够被回收的文件页缓存。如果回收完后，物理内存还是不足的话，那么将会触发 swapping机制（如果开启了的话）。

swapping机制 会将某些进程不常用的内存页写入到交换区（硬盘分区或文件）中，然后释放掉这些内存页，从而达到缓解内存不足的情况。

如果通过上面的手段还不能解决内存不足的情况，那么内核将会调用 pagefault_out_of_memory() 函数来杀掉系统中占用物理内存最多的进程。

我们来看看 pagefault_out_of_memory() 函数的实现：

void pagefault_out_of_memory(void)
{
    ...
    out_of_memory(NULL, 0, 0, NULL, false);
    ...
}

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