为什么要内存回收?

Linux内核会使用内存中的page cache对部分文件进行缓存,以便提升文件的读写效率。所以内核需要设计一个周期性回收内存的机制,以便让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。

这是第一点,还有一点就是当真的有大于空闲内存的申请到来的时候,内核会触发强制内存回收。

所以,内核在应对这两类回收的需求下,分别实现了两种不同的机制。一个是使用kswapd进程对内存进行周期检查,以保证平常状态下剩余内存尽可能够用。另一个是直接内存回收(direct page reclaim),就是当内存分配时没有空闲内存可以满足要求时,触发直接内存回收。

这两种内存回收的触发路径不同,一个是由内核进程kswapd直接调用内存回收的逻辑进行内存回收(参见mm/vmscan.c中的kswapd()主逻辑),另一个是内存申请的时候进入slow path的内存申请逻辑进行回收(参见内核代码中的mm/page_alloc.c中的__alloc_pages_slowpath方法)。这两个方法中实际进行内存回收的过程殊途同归,最终都是调用shrink_zone()方法进行针对每个zone的内存页缩减。这个方法中会再调用shrink_lruvec()这个方法对每个组织页的链表进程检查。找到这个线索之后,我们就可以清晰的看到内存回收操作究竟针对的page有哪些了。

另外,内存回收这个行为会对两种内存的使用进行回收,一种是anon的匿名页内存,主要回收手段是swap,另一种是file-backed的文件映射页,主要的释放手段是写回和清空。因为针对file based的内存,没必要进行交换,其数据原本就在硬盘上,回收这部分内存只要在有脏数据时写回,并清空内存就可以了,以后有需要再从对应的文件读回来。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。

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