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缓存清理(drop_caches)和内存压缩(compact_memory)

在长时间运行的Linux操作系统中，系统日志有时会出现无法分配高阶内存的报错信息：

Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683658] xenwatch: page allocation failure. order:4, mode:0xd0
Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683665] Pid: 168, comm: xenwatch Tainted: GF          ---------------    2.6.32-358.23.2.el5.x86_64 #1
Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683672] Call Trace:
Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683688]  [<ffffffff8112723a>] ? __alloc_pages_nodemask+0x67a/0x8c0
Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683697]  [<ffffffff8126082f>] ? number+0x2ff/0x330
Aug  4 22:58:15 server1 kernel: : [69229257.683706]  [<ffffffff81162260>] ? kmem_getpages+0x60/0x150

此时使用cat /proc/buddyinfo观察内存order分配情况，可以看到内存碎片化严重（大量的低阶内存页，但是几乎没有高阶内存页）

#cat /proc/buddyinfo
Node 0, zone      DMA      2      2      2      1      2      1      1      0      0      0      2
Node 0, zone    DMA32  32995   4377    762    211    157    108     68     23      3      0      0
Node 0, zone   Normal 127146  68215   1614      0      0      0      0      0      0      0      1

处理的方法主要采用drop_caches（抛弃缓存），然后使用compact_memory合并低阶内存页来创造出足够的高阶内存页。

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drop_caches

Linux Kernel 2.6.16之后的内核提供了一个设置内核抛弃 页缓存 和/或 目录(dentry)和索引节点（inode）缓存，这样可以释放出大量内存。

  • 释放页缓存

echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches

  • 释放目录和索引节点缓存（inode and dentry cache）

  • 同时释放 页、目录、索引节点缓存：

上述操作是无害的操作，并且智慧释放完全没有使用的内存对象。脏对象（dirty objects）将继续被使用直到它们被写入到磁盘中，所以内存脏对象不会被释放。不过，如果在执行drop_caches之前执行sync指令，则会将脏对象刷新到磁盘中，这样drop_caches操作会释放出更多内存。

注意：drop_caches需要花费一些时间（在终端中可以看到大约几十秒时间），此时再次使用cat /proc/buddyinfo可以看到立即出现了大量高阶内存页。

但是drop_caches这个触发动作是一次性的，也就是说，并不因为cat /proc/sys/vm/drop_caches时显示输出内容是3就表示系统不缓存内容。相反，一旦完成drop_caches，系统立即自动对后续内存对象进行缓存。所以要再次触发缓存清理，需要再次执行 echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches。

如果重复echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches不能再次释放缓存，可以先尝试echo 0 > /proc/sys/vm/drop_caches然后再执行echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches。

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compact_memory

当内核编译参数设置了CONFIG_COMPACTION，就会在/proc/sys/vm/compact_memory有入口文件。将1写入到这个文件，则所有的zones就会进行压缩，以便能够尽可能地提供连续内存块。对于需要分配大页的时候这个功能非常重要，不过，进程会在需要时直接进行内存压缩（compact memory）。

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实际操作案例

  • 检查系统缺乏高阶内存

  • 执行缓存释放

  • 完成后检查内存页

  • 然后执行内存压缩

  • 然后再次检查内存页分布，可以看到逐渐出现更多的高阶内存页

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参考

Previous检查进程使用内存Next存储

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