内存oom 可用内存和可申请内存

转自 http://www.361way.com/linux-oom/6229.html

一、OOM killer算法

OOM是linux out of memory的简称，由于现网要做此类问题的优化，这里再总结下。OOM的算法策略具体见下图：

二、OOM机制

Linux用户内存都是读写时分配，所以系统发现需要内存基本上都是发生在handle_mm_fault()的时候（其他特殊流程类似，这里忽略），handle_mm_fault()要为缺的页分配内存，就会调alloc_pages()系列函数，从而调prepare_alloc_pages()，进而进入__alloc_pages_direct_reclaim()，这里已经把可以清到磁盘上的缓冲都清了一次了。这样之后还是分配不到内存，就只好进入OMM Killer了（pagefault_out_of_memory()）。

上面这段话是从知乎上看到的别人的分析，有兴趣的可以去源码。OOM本身说白了是为保证系统自身的正常运行而作的一个优化处理手段，但他也有一些问题，下面通俗的看下：

系统中的内存只有可能被正在运行的进程和内核占据了，大家都不让，系统就只有死。内核是官家，进程是商家，官家不能杀，只好杀商家，商家杀一个也是杀，杀十个也是杀，那就杀个最胖的，少拉点仇恨。也就只能这样了，换你，你能怎么选？

这样做的缺点：一个程序的行为有可能使另一个正常程序"躺枪“(一个进程A狂分配内存，导致系统把毫无关系的进程B给kill了）。

三、OOM调优

1、能否禁用OOM机制

Red Hat Enteprise Linux 5、6和7无法完全禁用OOM-KILLER。可以通过overcommit_memory参数设置分配上限。

1. overcommit_memory=0， 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
2. overcommit_memory=1， 表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何。
3. overcommit_memory=2， 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存

为什么会考虑调整overcommit_memory？

一个保守的操作系统不会允许memory overcommit，有多少就分配多少，再申请就没有了，这其实有些浪费内存，因为进程实际使用到的内存往往比申请的内存要少，比如某个进程malloc()了200MB内存，但实际上只用到了100MB，按照UNIX/Linux的算法，物理内存页的分配发生在使用的瞬间，而不是在申请的瞬间，也就是说未用到的100MB内存根本就没有分配，这100MB内存就闲置了。

默认情况下系统是保守的，值为overcommit_memory=0。该项我觉得设成1是可以的，但是不建议使用参数值2，参数设置为允许所有的内存分配（含SWAP）----- 即使主机可能已经无法响应了。因为这样可能会造成机器完全无响应，官家和商家一起同归于尽。

后面会说他其他调整内存允许上限的方法，具体可以见下面部分。

2、尽少重要进程被OOM-killer的机率

为避免上面提到的A有问题把B杀了的情况，可以通过设置优先级，优先保证核以业务进程B不被杀掉。可以通过调整oom_killer得分来确定哪些进程被杀死。在/ proc / PID /中，有两个标记为oom_adj和oom_score的工具。 oom_adj的有效分数在-16到+15之间。该值用于使用一种算法来计算流程的“不良”程度，该算法还考虑了流程运行了多长时间以及其他因素。要查看当前的oom_killer得分，请查看该过程的oom_score。 oom_killer将首先杀死得分最高的进程。

示例调整PID为12465的进程的oom_score，以使oom_killer杀死它的可能性降低。

1. # cat /proc/12465/oom_score
2. 79872
3. # echo ‐5 > /proc/12465/oom_adj
4. # cat /proc/12465/oom_score
5. 78

还有一个特殊值-17，它会为该进程禁用oom_killer。在下面的示例中，oom_score返回值0，表示该进程不会被杀死。

1. # cat /proc/12465/oom_score
2. 78
3. # echo ‐17 > /proc/12465/oom_adj
4. # cat /proc/12465/oom_score
5. 0

所以可以把重要进程的值设置为-17 。

四、swap增加的必要性

1、CommitLimit与Committed_AS

先看下下面两个值：

1. # grep -i commit /proc/meminfo
2. CommitLimit: 6026080 kB
3. Committed_AS: 7710484 kB

CommitLimit 就是overcommit的阈值，申请的内存总数超过CommitLimit的话就算是overcommit。

Committed_AS 表示所有进程已经申请的内存总大小，（注意是已经申请的，不是已经分配的），如果 Committed_AS 超过 CommitLimit 就表示发生了overcommit，超出越多表示 overcommit 越严重。Committed_AS 的含义换一种说法就是，如果要绝对保证不发生OOM (out of memory) 需要多少物理内存。

这里有两个问题：虽然审请了，系统给不给是一会事（overcommit_memory）；另外用不用得完，比如一个JAVA_OPTS中设置了Xmx为8G，并不表示最大申请这么多，java就一定实时达到了这个最大值。所以Committed_AS大于CommitLimit也不一定都是不正常，但尽量不要大于后者。

2、CommitLimit是如何算出来的？

CommitLimit 它既不是物理内存的大小，也不是free memory的大小，它是通过内核参数vm.overcommit_ratio或vm.overcommit_kbytes间接设置的，公式如下：

1. CommitLimit = (Physical RAM * vm.overcommit_ratio / 100) + Swap

vm.overcommit_ratio 是内核参数，缺省值是50，表示物理内存的50%。如果你不想使用比率，也可以直接指定内存的字节数大小，通过另一个内核参数 vm.overcommit_kbytes即可；如果使用了huge pages，那么需要从物理内存中减去，公式变成：

1. CommitLimit = ([total RAM] - [total huge TLB RAM]) * vm.overcommit_ratio / 100 + swap

所以由上面的公式可以推出，在没有swap的情况下，进程耗用的内存又比较多的时候，很容易造成Committed_AS达到CommitLimit的上限，甚至超过这个上限。那如减小系统的危机感呢？方法如下：

• 增大overcommit_ratio值，由默认50，可以提高为100（或者修改vm.overcommit_kbytes值）；
• 增加swap（在没有swap的主机上）
• 修改vm.overcommit_memory 的值为2

显然在没有swap的主机，增加swap的方案相对最优。增加后，可以提高CommitLimit，同时又可以在主机确实内存不足时，临时有磁盘IO充当内存分配给进程临时用。

五、增加swap前后%commit的变化

1. %commit = Committed_AS/(MemTotal+SwapTotal)

意思是_内存申请_占_物理内存与交换区之和_的百分比。以下是在增加swap前后，主机上该值的变化（该值在一定程序上反映了主机的危机感强弱）

未增加swap之前：

 增加swap之后：

而实际swap占用的内存只有几十M，如果担心swap的分配为影响IO情能，可以再修改vm.swappiness 参数的大小。

参考页面：

https://access.redhat.com/mt/zh-hans/solutions/20985

http://linuxperf.com/?p=102

https://blog.csdn.net/run_for_belief/article/details/83446344