oom_killer

Limited Memory

今天在虚拟机里面用Word处理文档的时候，突然硬盘灯一阵狂闪，然后虚拟机就一起消失了。

这种事情屡见不鲜，很明显是Linux内核把占用最多内存的程序（这次是VirtualBox）终止掉了，而硬盘灯为什么会狂闪呢？这是因为在内存 用光之前，Linux的pdflush会把dirty pages写回磁盘上腾出内存给其他程序用。这段时间系统几乎处于不可用状态，Annoying! 

oom_killer

默认配置下，当没有内存可以用而又要用到内存时，Linux内核的oom_killer（out of memory killer）会扫描一遍占用内存最多的程序（可能有多个，比如VirtualBox和Firefox一起悲剧），并把它们结束掉。

这种扫描其实代价还是挺大的，可以选择让oom_killer不要扫描出用内存最多的进程，只是解决掉申请内存的那些进程：

sysctl -w vm.oom_kill_allocating_task = 1

使用这样的设置，oom_killer不会去花时间寻找占内存最多的进程杀掉，VirtualBox和Firefox就有一定机会幸免。但是在内存 用完的那一瞬间，谁去申请或者使用一片空白的内存，谁就会悲剧，而且可能是几个进程一起被杀掉，充满了不可预测性（比如，Xorg被杀掉，于是许多程序连 带就挂掉了，再比如后台的mysqld被杀掉也会带来许多不方便），而且也没有避免pdflush在最后关头让硬盘灯狂闪的情况。

总之，oom_killer很不和谐，最好不要让它出场。在这一点上，openSolaris似乎做的就比较好，从外表上看，在内存不够的时候，系 统不会去主动杀掉正在运行的程序，而是拒绝运行新的程序，并且运行中的程序如果申请内存的话就会被暂停，直至有内存可以给它的时候才继续运行。

overcommit

那么系统为什么不能提前检测到内存用完呢，malloc是有可能返回NULL的啊？现在的操作系统中，允许过分地申请内存，如果只是申请内存而没有实际使用的话，可以申请到比实际内存大许多的空间（比如用malloc申请内存，while(1) malloc(x);这样的程序都可以运行好长时间），只有一旦开始用（比如用memset去填），才会计入真正的内存使用，这时候如果内存真的不够了，那么oom_killer就上场了。

目前的Linux提供了一些选项用来调整这种内存策略 :-)

默认情况下，vm.overcommit_memory = 0，这时候可以申请到比较多的内存，但是仍然会在一定的时候申请失败。

还有更宽松一些的，如果 vm.overcommit_memory = 1，所有的malloc都会无条件成功  相当可怕的世界。

最后一种选择就是这个了：

sysctl -w vm.overcommit_memory = 2

这时候，对申请内存总数有严格的限制，malloc会在超过限制的时候返回NULL，应用程序可以适当处理这种情况，而oom_killer再也不会蹦出来了，pdflush也不会让硬盘转得系统没响应，如果一个程序不能适当处理这种情况，就立即挂掉，干净利落。

但是这也有坏处，这时候参数vm.overcommit_ratio也会起作用，默认是50，意思是只能分配到实际物理内存的50%。如果没有交换区的话，overcommit_ratio设置得小就会很悲剧，几乎什么都做不了。

那把它设置成100，事情就非常和谐了？没有这样简单，这里的限制是申请内存总数的限制，如果申请了却没有实际用到的话，也是计入总数的。这样的话，实际内存没有用完，程序也很有可能申请不到内存，有一些内存就被浪费了。

虽然overcommit_ratio可以被设置成大于100的数，但是到底设置成多少确是个棘手的问题，设置大了，就和没有限制一样，内存用完时硬盘会狂转，系统会失去响应一段时间，oom_killer有可能会上场，设置小了，有可能几百兆的内存被白白浪费了

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检查内存信息可以看到：

% cat /proc/meminfo
MemTotal: 2064616 kB
MemFree: 1556672 kB
....
CommitLimit: 2064616 kB
Committed_AS: 769068 kB
....

其中Committed_AS是程序申请的内存总和，不能超过CommitLimit。很明显地看到Committed_AS+MemFree比MemTotal大，看起来把CommitLimit设置成Committed_AS+MemFree比较合适。

不过这个时候，CommitLimit是只受overcommit_ratio影响的，内存使用状态在动态变化，只好写一个程序来动态修改overcommit_ratio了。

最后我写了这样的一段C的小程序，每一秒设置一次overcommit_ratio。在目前版本的Linux内核(2.6.31)上i686平台可用：

#define _GNU_SOURCE 1
 
#include <unistd .h>
#include <stdio .h>
#include <stdlib .h>
#include <err .h>
#include <errno .h>
#include <string .h>
 
#define errexit(status, info) fprintf(stderr, "%s: %s\n", program_invocation_name, info), exit(status);
 
FILE *fp_meminfo;
 
void set_overcommitted_limit(int value)
{
char new_value[32];
int old_len = 0;
FILE *fp_overcommit_ratio;
 
if (!(fp_overcommit_ratio = fopen("/proc/sys/vm/overcommit_ratio", "w")))
err(-4, "can't write /proc/sys/vm/overcommit_ratio");
fprintf(fp_overcommit_ratio, "%d", value);
 
fclose(fp_overcommit_ratio);
}
 
int main(int argc, char const* argv[])
{
char item_name[32];
int item_value;
 
int mem_free, mem_total, committed_as, buffers, cached, item_count, i;
 
char essential_names[][32] = {"MemTotal", "MemFree", "Committed_AS", "Cached"};
int essential_values[sizeof(essential_names) / sizeof(essential_names[0])];
 
for(;;sleep(1)) {
if (!(fp_meminfo = fopen("/proc/meminfo", "r")))
err(-2, "can't read /proc/meminfo");
 
for (memset(essential_values, -1, sizeof(essential_values)),
item_count = sizeof(essential_values) / sizeof(essential_values[0]);
item_count; ) {
 
if (feof(fp_meminfo)) errexit(-3, "can't read all essential information");
 
fscanf(fp_meminfo, " %31[^:]%*[^ ]%d%*[^\n]", item_name, &item_value);
 
for(i = 0; i < sizeof(essential_values) / sizeof(essential_values[0]); i++) {
if (essential_values[i] == -1 && 
strcmp(essential_names[i], item_name) == 0) {
essential_values[i] = item_value;
--item_count;
break;
}
}
}
 
set_overcommitted_limit(
(essential_values[1] + essential_values[2] + essential_values[3] / 3)
* 100 / essential_values[0] + 1);
 
fclose(fp_meminfo);
}
 
return 0;
}

这段程序需要管理员权限运行，把它设置成开机必执行工具之一，同时在/etc/sysctl.conf上加上相关设置，就十分和谐啦 

就这一方面，可能还是openSolaris的做法最和谐，不过仅仅这一点并不能让我投奔openSolaris，把它作为日常使用的系统。默默地期待openSolaris和Linux都越来越好吧～