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min_free_kbytes

先看官方解释:
This is used to force the Linux VM to keep a minimum number of kilobytes free. The VM uses this number to compute a watermark[WMARK_MIN] value for each lowmem zone in the system. Each lowmem zone gets a number of reserved free pages based proportionally on its size.
Some minimal amount of memory is needed to satisfy PF_MEMALLOC allocations; if you set this to lower than 1024KB, your system will become subtly broken, and prone to deadlock under high loads.
Setting this too high will OOM your machine instantly.

解释已经很清楚了,主要有以下几个关键点:
1. 代表系统所保留空闲内存的最低限。
在系统初始化时会根据内存大小计算一个默认值,计算规则是:

  min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16) = 4 * sqrt(lowmem_kbytes)(注:lowmem_kbytes即可认为是系统内存大小)

另外,计算出来的值有最小最大限制,最小为128K,最大为64M。
可以看出,min_free_kbytes随着内存的增大不是线性增长,comments里提到了原因“because network bandwidth does not increase linearly with machine size”。随着内存的增大,没有必要也线性的预留出过多的内存,能保证紧急时刻的使用量便足矣。

2.min_free_kbytes的主要用途是计算影响内存回收的三个参数 watermark[min/low/high]
1) watermark[high] > watermark [low] > watermark[min],各个zone各一套
2)在系统空闲内存低于 watermark[low]时,开始启动内核线程kswapd进行内存回收(每个zone一个),直到该zone的空闲内存数量达到watermark[high]后停止回收。如果上层申请内存的速度太快,导致空闲内存降至watermark[min]后,内核就会进行direct reclaim(直接回收),即直接在应用程序的进程上下文中进行回收,再用回收上来的空闲页满足内存申请,因此实际会阻塞应用程序,带来一定的响应延迟,而且可能会触发系统OOM。这是因为watermark[min]以下的内存属于系统的自留内存,用以满足特殊使用,所以不会给用户态的普通申请来用。
3)三个watermark的计算方法:

 watermark[min] = min_free_kbytes换算为page单位即可,假设为min_free_pages。(因为是每个zone各有一套watermark参数,实际计算效果是根据各个zone大小所占内存总大小的比例,而算出来的per zone min_free_pages)
watermark[low] = watermark[min] * 5 / 4
watermark[high] = watermark[min] * 3 / 2

所以中间的buffer量为 high - low = low - min = per_zone_min_free_pages * 1/4。因为min_free_kbytes = 4* sqrt(lowmem_kbytes),也可以看出中间的buffer量也是跟内存的增长速度成开方关系。
4)可以通过/proc/zoneinfo查看每个zone的watermark
例如:

Node 0, zone      DMA
pages free 3960
min 65
low 81
high 97

3.min_free_kbytes大小的影响
min_free_kbytes设的越大,watermark的线越高,同时三个线之间的buffer量也相应会增加。这意味着会较早的启动kswapd进行回收,且会回收上来较多的内存(直至watermark[high]才会停止),这会使得系统预留过多的空闲内存,从而在一定程度上降低了应用程序可使用的内存量。极端情况下设置min_free_kbytes接近内存大小时,留给应用程序的内存就会太少而可能会频繁地导致OOM的发生。
min_free_kbytes设的过小,则会导致系统预留内存过小。kswapd回收的过程中也会有少量的内存分配行为(会设上PF_MEMALLOC)标志,这个标志会允许kswapd使用预留内存;另外一种情况是被OOM选中杀死的进程在退出过程中,如果需要申请内存也可以使用预留部分。这两种情况下让他们使用预留内存可以避免系统进入deadlock状态。

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