Linux 回收内存到底怎么计算anon/file回收比例，只是swappiness这么简单？

news2024/11/24 0:54:16

概述

Linux内核为了区分冷热内存，将page以链表的形式保存，主要分为5个链表，除去evictable，我们主要关注另外四个链表：active file/inactive file，active anon和inactive anon链表，可以看到这主要分为两类，file和anon page，内存紧张的时候，内核开始从inactive tail定量回收page，那么这里面就有个很重要的选择：inactive file和inactive anon lru链表的回收比例到底怎么确定？稍微了解mm的肯定都知道内核有个回收倾向可以设置：swappiness，值越大代表更多的回收anon内存，相反，更倾向于回收非anon内存，但是内核控制两者回收比例仅仅是swappiness控制这么简单吗？在阅读v6.1内核发现，随着内核的不断发展和优化，两者回收比例不断的迭代，逐步考虑到更多的情况，本文将以v6.1源码，逐步揭开内核对于两种page回收比例控制的神秘面纱。

比例计算的核心源码

ap和fp分别表示 anon和file扫描回收的比重，其计算主要是涉及几个重要的元素：swappiness，file_cost和anon_cost。为了更好的理解这几个控制变量的意义，我们需要从内核回收两种页面的涉及思想上来考虑。

1. 回收file-backed page和anon page的IO成本不同，故引入swappiness。

比如内核在引入zram内存压缩技术之前，回收anon page的成本比较高，因为需要将内存通过IO写入磁盘，而file-backed文件页有可能遇到clean page不需要IO回写，而比如嵌入式往往都存在zram内存压缩技术，anon匿名内存得回收成本可能比file-backed page要低得，因为内存操作性能比IO性能更好，所以swappiness这个控制选项从另外一个角度理解：代表两种类型得IO成本。

swappiness的具体函数参见内核文档：

翻译：swappiness用于粗略得表示swap或者file-back page回收得IO成本，取值范围是0-200，如果是100代表内核得mm子系统认为内存回收两种page得IO成本是相当得。内核默认将该值设置60，这种情况内核认为swap的IO成本更高，但是对于存在内存swap的（比如zram或者zswap技术），超过100的值是值得考虑的，因为这种情况下swap是内存操作，性能更好，IO成本更低。

2. 内存回收要考虑refault概率和两种类型page pageout的数量

refault次数：

内核引入workingset算法后，可以精准的评估出来两种page的refault次数；如果refault次数越多，认为file-cost或者anon-cost数值越大（意味者要减少回收比例，否则频繁发生了refault影响性能）。

pageout数量：

内核也要避免某一种类型的page在疯狂的进行回收，尽量做到均衡，内核实现的时候pageout的page数量也作为一种参考变量，如果某一种类型的页面回收的过多也需要进行一定程度的抑制。