Linux 内存管理与系统架构设计

• Linux 提供各种模式（比如，消息队列），但是最著名的是 POSIX 共享内存（shmem，shared memory）。
  • Linux provides a variety of schemes (such as message queues), but most notable is POSIX shared memory (shmem).

1. memory overcommit 与内存管理

理解Linux的memory overcommit

• Linux 下的内存管理会影响 Linux 下的 C 代码在内存分配（malloc）时的执行情况：
• Memory Overcommit的意思是操作系统承诺给进程的内存大小超过了实际可用的内存。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。
  
  • commit(或overcommit)针对的是内存申请，内存申请不等于内存分配，内存只在实际用到的时候才分配。
  • 也即有了 overcommit，内存的分配即是一种 lazy memory allocation；
  • 如果在使用过程中，真的超出可用的内存大小，Linux设计了一个OOM killer机制(OOM = out-of-memory)来处理这种危机：挑选一个进程出来杀死，以腾出部分内存，如果还不够就继续杀…也可通过设置内核参数 vm.panic_on_oom 使得发生OOM时自动重启系统。
• overcommit 参数配置：
  
  • Linux 2.6之后允许通过内核参数 vm.overcommit_memory 禁止memory overcommit（也可通过 /proc/sys/vm/overcommit_memory）。内核参数 vm.overcommit_memory 接受三种取值：
    • 0 – Heuristic overcommit handling. 这是缺省值，它允许overcommit，但过于明目张胆的overcommit会被拒绝，比如malloc一次性申请的内存大小就超过了系统总内存。Heuristic的意思是“试探式的”，内核利用某种算法（对该算法的详细解释请看文末）猜测你的内存申请是否合理，它认为不合理就会拒绝overcommit。
    • 1 – Always overcommit. 允许overcommit，对内存申请来者不拒。
    • 2 – Don’t overcommit. 禁止overcommit。