page cahe

page cache 本质上是内核用了一块内存来解决 io设备和应用程序之间 巨大速度差距,减少 I/O,提升应用的 I/O 速度。

不使用page cache 则会有2个选择

  • direct io
  • 应用自己实现内存buffer (mysql自己实现了 buffer pool)
page cache

产生page cache 的两种方式

  • Buffered I/O(标准 I/O);
    数据从用户缓冲区到内核缓冲区,
  • Memory-Mapped I/O(存储映射 I/O)
    用户空间直接映射到内核缓冲区page cache,直接读写

内存申请

应用在申请内存的时候,即使没有 free 内存,只要还有足够可回收的 Page Cache,就可以通过回收 Page Cache 的方式来申请到内存,回收的方式主要是两种:直接回收和后台回收


内存申请过程

观察内存回收 使用sar 命令

$ sar -B 1
02:14:01 PM  pgpgin/s pgpgout/s   fault/s  majflt/s  pgfree/s pgscank/s pgscand/s pgsteal/s    %vmeff


02:14:01 PM      0.14    841.53 106745.40      0.00  41936.13      0.00      0.00      0.00      0.00
02:15:01 PM      5.84    840.97  86713.56      0.00  43612.15    717.81      0.00    717.66     99.98
02:16:01 PM     95.02    816.53 100707.84      0.13  46525.81   3557.90      0.00   3556.14     99.95
02:17:01 PM     10.56    901.38 122726.31      0.27  54936.13   8791.40      0.00   8790.17     99.99
02:18:01 PM    108.14    306.69  96519.75      1.15  67410.50  14315.98     31.48  14319.38     99.80
02:19:01 PM      5.97    489.67  88026.03      0.18  48526.07   1061.53      0.00   1061.42     99.99


pgscank/s : kswapd(后台回收线程) 每秒扫描的 page 个数。
pgscand/s: Application 在内存申请过程中每秒直接扫描的 page 个数。
pgsteal/s: 扫描的 page 中每秒被回收的个数。
%vmeff: pgsteal/(pgscank+pgscand), 回收效率,越接近 100 说明系统越安全,越接近 0 说明系统内存压力越大。

page cache 管理不当引起load升高

page cache难以释放导致的问题
1.直接内存回收:
观察:sar -B中pgscank/s、pgscand/s表示扫描的页面数量,前者表示kswapd扫描结果,后者表示直接扫描。需要让直接扫描越小越好。
解决:设置vm.min_free_kbytes,尽早开始后台回收。
2.脏页积压:
观察:sar -r中kbdirty即是脏页大小。
解决:设置vm/dirtyxxx控制脏页个数在合理范围内。
3.NUMA设置不合理:
观察:numactl --hardware查看是否还有一半内存空闲,但是还是频频发生direct reclaim。
解决:vm.zone_reclaim_mode = 0

  1. drop_caches 使用不当,导致page cache 被回收从而导致性能下降
    观察 /proc/vmstat 性能下降前后是否 drop_pagecache 3 drop_slab 2 的变化。
    5.内核机制引起的page cache被回收导致的
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