细说｜Linux Out Of Memory机制

有时候我们会发现系统中某个进程会突然挂掉，通过查看系统日志发现是由于  导致进程被杀掉。

今天我们就来介绍一下什么是  以及怎么防止进程因为  而被杀掉。

什么是OOM机制

是 Out Of Memory 的缩写，中文意思是内存不足。而  是指当系统内存不足时，系统触发的应急机制。

当 Linux 内核发现系统中的物理内存不足时，首先会对系统中的可回收内存进行回收，能够被回收的内存有如下：

读写文件时的页缓存。

为了性能而延迟释放的空闲 slab 内存页。

当系统内存不足时，内核会优先释放这些内存页。因为使用这些内存页只是为了提升系统的性能，释放这些内存页也不会影响系统的正常运行。

如果释放上述的内存后，还不能解决内存不足的情况，那么内核会如何处理呢？答案就是：触发  杀掉系统中占用内存最大的进程。如下图所示：

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  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 。

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 （如果开启了的话）。

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  函数来杀掉系统中占用物理内存最多的进程。

我们来看看  函数的实现：

可以看出， 函数最终会调用  来杀死系统中占用内存最多的进程。

我们继续来看看  函数的实现：

函数的逻辑比较简单，主要完成两个事情：

调用  函数从系统中选择一个最坏（占用物理内存最多）的进程。

如果找到最坏的进程，那么调用  函数将此进程杀掉。

从上面的分析可知，找到最坏的进程是 OOM killer 最为重要的事情。

那么我们来看看  函数是怎样选择最坏的进程的：

函数的主要工作如下：

遍历系统中所有的进程和线程，并且调用  函数计算进程的最坏分数值。

选择最坏分数值最大的进程作为被杀掉的目标进程。

所以，计算进程的最坏分数值就是 OOM killer 的核心工作。我们接着来看看  函数是怎么计算进程的最坏分数值的：

函数主要按照以下步骤来计算进程的最坏分数值：

如果进程不能被杀掉（init进程和内核进程是不能被杀的），那么返回分数值为 0。

可以通过  文件来设置进程的 OOM 建议值（取值范围为 -1000 ~ 1000）。建议值越小，进程被杀的机会越低。如果将其设置为 -1000 时，进程将被禁止杀掉。

统计进程使用的物理内存数，包括实际使用的物理内存、页表占用的物理内存和 swap 机制占用的物理内存。

最后加上进程的 OOM 建议值，得出最终的分数值。

通过  函数计算出进程的最坏分数值后，系统就能从中选择一个分数值最大的进程杀死，从而解决内存不足的情况。

禁止进程被 OOM 杀掉

有时候，我们不希望某些进程被 OOM killer 杀掉。例如 MySQL 进程如果被 OOM killer 杀掉的话，那么可能导致数据丢失的情况。

那么如何防止进程被 OOM killer 杀掉呢？从上面的分析可知，在内核计算进程最坏分数值时，会加上进程的 （OOM建议值）值。如果将此值设置为  时，那么系统将会禁止 OOM killer 杀死此进程。

例如使用如下命令，将会禁止杀死 PID 为 2000 的进程：

这样，我们就能防止一些重要的进程被 OOM killer 杀死。