• 宋宝华:swappiness=0究竟意味着什么?


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    本文解释swappiness的作用,以及swappiness=0究竟意味着什么。

    内存回收

    我们都知道,Linux一个进程使用的内存分为2种:

    1. file-backed pages(有文件背景的页面,比如代码段、比如read/write方法读写的文件、比如mmap读写的文件;他们有对应的硬盘文件,因此如果要交换,可以直接和硬盘对应的文件进行交换),此部分页面进page cache

    2. anonymous pages(匿名页,如stack,heap,CoW后的数据段等;他们没有对应的硬盘文件,因此如果要交换,只能交换到虚拟内存-swapfile或者Linux的swap硬盘分区),此部分页面,如果系统内存不充分,可以被swap到swapfile或者硬盘的swap分区

    因此,Linux在进行内存回收(memory reclaim)的时候,实际上可以从1类和2类这两种页面里面进行回收,而swappiness就决定了回收这2类页面的优先级。

    swappiness越大,越倾向于回收匿名页;swappiness越小,越倾向于回收file-backed的页面。当然,它们的回收方法都是一样的LRU算法。

    swappiness=0的历史与现在

    在Linux的早期版本(2012年以前的版本,kernel 3.5-rc1),哪怕swappiness被设置为0,其实匿名页仍然有被交换出去的机会:

    早先的回收权重是这样计算的:

    anon_prio = swappiness;

    file_prio = 200 - anon_prio;

    ap = (anon_prio + 1) * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);

    fp = (file_prio + 1) * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);

    由此可看出,哪怕swappiness为0,ap也是不会为0的,只是比较小。所以swappiness=0不意味着匿名页就不交换。

    2012年的第一场雪,比以往时候来得更晚一些

    这一年,一个小小的提交,引发了蝴蝶效应,并震惊寰宇:

    https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=fe35004fbf9eaf67482b074a2e032abb9c89b1dd

    它彻底改变了swappiness=0的定义。这个commit,碧血横飞,浩气四塞,草木为之含悲,风云因而变色。

    它的意思再明确不过,如果swappiness=0,除非系统的内存过小(nr_free + nr_filebacked < high watermark)这种恶劣情况发生,

    都只是考虑交换file-backed的pages,就不会考虑交换匿名页了。

    它改动的代码如下:

    -ap = (anon_prio + 1) * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);

    +ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);

    ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;

    -fp = (file_prio + 1) * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);

    +fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);

    anon_prio如果为0的话,ap也为0了。

    于是乎,现在的swappiness如果等于0的话,意味着哪怕匿名页占据的内存很大,哪怕swap分区还有很多的剩余空间,除非恶劣情况发生,都不会交换匿名页,因此这可能造成更大的OOM压力。不像以前,平时会一直兼顾着回收page cache和匿名页。

    现在swappiness=0的情况下,天平的格局是:

    一石激起千层浪,两指弹出万般音。相关社区的网站内容都跟着进行了更新,比如红帽子:

    特洛伊之战中,在决定阿基琉斯和赫克托尔的命运的生死一战中,荷马将命运的天平放在宙斯手中:“天父取出他的那杆黄金天秤,把两个悲惨的死亡判决放进秤盘,一个属阿基琉斯,一个属驯马的赫克托尔,他提起秤杆中央,赫克托尔一侧下倾,滑向哈得斯。”

    跨过特洛伊木马屠城千年的悲凉,我们看到Linux里面两位战神的命运,被一个码农轻松地决定。

    这个修改引起了一系列的连锁反应,而相关的文档修改,却是发生在2年之后:

    https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=8582cb96b0bfd6891766d8c30d759bf21aad3b4d

    MEM CGroup里面的swappiness

    在使能Memory CGroup的情况下,每个memory group可以设置自己的swappiness值,如果某个group的swappiness被设置为0,这个group的匿名页交换会被完全禁止,从而诱发该group在无file-backed页面可回收情况下(哪怕swap空间还很大)的OOM,这一点透过Documentation/cgroup-v1/memory.txt文档可以看出:

    “ 

    5.3 swappiness

    Overrides /proc/sys/vm/swappiness for the particular group. The tunable in the root cgroup corresponds to the global swappiness setting.

    Please note that unlike during the global reclaim, limit reclaim enforces that 0 swappiness really prevents from any swapping even if there is a swap storage available. This might lead to memcg OOM killer if there are no file pages to reclaim.

    Windows中pagefile.sys文件的作用
    Fun.W 51CTO.com 2007-02-01
    pagefile.sys是个系统文件(在Windows 98下为Win386.swp),它的大小经常自己发生变动,小的时候可能只有几十兆,大的时候则有数百兆,所以不必怀疑,pagefile.sys是 Windows下的一个虚拟内存,它的作用与物理内存基本相似,但它是作为物理内存的“后备力量”而存在的,也就是说,只有在物理内存已经不够使用的时候,它才会发挥作用。我们都知道,虽然在运行速度上硬盘不如内存,但在容量上内存是无法与硬盘相提并论的。当运行一个程序需要大量数据、占用大量内存时,内存就会被“塞满”,并将那些暂时不用的数据放到硬盘中,而这些数据所占的空间就是虚拟内存。
    是"虚拟内存"文件,也叫"页面文件",可以右键单击“我的电脑”→属性→高级→性能 设置→高级→虚拟内存 更改→选择虚拟内存(页面文件)存放的分区,看设置到了哪个分区,将另一个删除.虚拟内存文件,windows在操作的过程中,可能会把物理内存用光,这时虚拟内存就可以当物理内存来使用,就像是在用物理内存一样。不推荐不设置虚拟内存,这样会引响系统运行的效率。合理的设置虚拟内存的大小对运行效率很有帮助,一般虚拟内存的大小设置成物理内存大小的2.5倍。

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