先來看段代碼:
這段代碼非常簡單,就是先用mmap的方式,為該進程分配10GiB的虛擬內存,然后再用page寫的方式,讓操作系統為這10GiB虛擬內存,分配對應的物理內存,最后sleep,等待我們測試。
運行下:
沒啥問題,和我們預期的一樣,正常執行。
打開另一個終端,執行以下命令,看下它的內存占用:
上圖中的VSZ指的是虛擬內存,RSS指的是物理內存,單位都是KiB,所以該進程虛擬內存和物理內存的使用,都約等于10GiB,沒問題。
我們再開個終端,再執行下這個程序:
第二次執行這個程序也沒問題,但奇怪的是,此時第一次執行的那個程序卻被kill掉了:
這是為什么呢?
上面我們說到,該程序的邏輯是分配10GiB的物理內存,所以運行兩次,也就是要分配20GiB的物理內存。
但在我們的測試機器上,物理內存一共才16GiB,所以,運行兩個這樣的進程肯定是不行的。
在第二次執行該程序,且向操作系統申請物理內存時,操作系統會發現,物理內存已經沒有了。
此時,為了防止整個系統crash掉,linux內核會觸發 OOM/Out of Memory killing 機制,即按照一定的規則選擇一個進程,將其kill掉,以便回收物理內存,以此來保證機器整體的穩定運行。
同時,該kill事件,也會被記錄到內核日志中,且可通過dmesg命令等方式查看。
比如上面第一個進程被kill掉的事件記錄如下:
看上面紅色字體行,該行是說,進程14134因為out of memory被linux內核kill掉了,該進程正是上面我們第一次執行的那個程序。
linux內核的oom killing機制,其實是一種棄車保帥的做法,因為如果我們不kill掉某進程,來釋放物理內存的話,那很有可能會導致后續系統級別的crash,兩害相權取其輕,操作系統只能這樣處理,歸根結底,是我們對進程使用物理內存的規劃不足,才導致了這種情況。
那為什么不在第二次執行該程序時,在調用mmap分配虛擬內存時就直接報錯,返回無法分配內存呢?
這是因為,經過多年觀察,linux內核的開發人員發現,絕大部分程序在分配了很大的虛擬內存之后,在大部分時間里,并不會一直使用這么多的物理內存。
所以,為了更合理更高效的利用物理內存資源,linux內核允許虛擬內存的overcommit,即,例如在上面執行mmap分配虛擬內存時,linux內核并不會嚴格檢查,所有運行中的進程分配的虛擬內存加起來,是否超過了整個物理內存大小。
這也就解釋了為什么上面第二次運行該程序時,mmap是沒有報錯的。
但是,雖然mmap的虛擬內存分配成功了,但當真正使用該內存時,比如上面的寫內存,此時要分配物理內存,則是有可能失敗的,因為虛擬內存的overcommit,很可能導致后續的物理內存不足。
如果真的發生了這種情況,就會觸發linux內核的oom killing機制,即linux內核中的oom killer會按一定的規則,選一個進程,將其kill掉,這個上面我們已經演示過了。
那為什么不kill掉第二個進程,而是kill掉第一個呢?
這個和linux內核中oom killer的選擇策略有關,我們直接看源碼:
當進程請求操作系統為其分配物理內存時,如果此時物理內存已經沒有了,則會觸發上圖中的out_of_memory函數。
該函數中,會使用select_bad_process選擇要被kill掉的進程,然后使用oom_kill_process將其kill掉,來釋放物理內存。
在看select_bad_process之前,我們先看下oom_kill_process:
該函數調用了__oom_kill_process:
在上面的函數中,通過向victim進程發送SIGKILL這個signal(我們平時使用的kill -9命令,就是用的這個signal),將其kill掉,然后該kill事件,會被記錄到內核日志中。
注意,這里記錄的日志格式,正好和我們上面用dmesg輸出的,14134進程被kill掉事件日志格式完全一樣。
kill掉進程的過程就是這樣,我們再來看下select_bad_process函數是如何選擇要被kill掉進程的:
在該函數中,會遍歷系統中的所有進程,然后使用oom_evaluate_task這個函數,對各個進程進行評估:
oom_evaluate_task函數中,會使用oom_badness,計算某進程badness的點數,點數越高,越容易被kill掉。
如果badness的點數是LONG_MIN這個特殊值,則直接跳過該進程,即該進程不會成為被kill掉的對象,如果badness點數小于之前選擇進程的badness點數,同樣也跳過該進程,即被kill掉的進程badness點數要是最大的。
遍歷中選擇的進程,及其badness的點數,會被賦值到oc-》chosen和oc-》chosen_points里,oc-》chosen最終指向的進程,就是上面oom_kill_process里kill掉的進程。
我們再來看下badness點數是如何計算的:
該函數主體邏輯分成兩部分,一部分是,在某些情況下,該進程的badness點數直接返回LONG_MIN,即不會被kill掉。
這些情況包括,oom_score_adj的值為OOM_SCORE_ADJ_MIN,即-1000,或者該進程已經在被kill的過程中了,或者該進程在vfork過程中。
該函數邏輯的另外一部分就是計算進程的badness點數,其大致計算規則為:
points = 該進程占用的物理內存總數 + 總物理內存 * oom_score_adj值的千分比。
oom_score_adj的值,是進程獨有的,是可以通過寫 /proc/[pid]/oom_score_adj 的方式調整的,取值范圍為 -1000 到 1000。
該值越大,進程總的badness點數就會越大,進程也就越容易被kill掉。
該值越小,進程總的badness點數就會越小,該進程也就越不容易被kill掉。
上面我們還提到oom_score_adj有一個特殊值為OOM_SCORE_ADJ_MIN,即-1000,表示該進程不能被kill掉。
各進程的oom_score_adj的值默認為0。
綜上可知,linux內核中oom killer選擇被kill進程的方式,就是看各進程badness點數的大小。
默認情況下,因為各進程的oom_score_adj的值都為0,所以進程占用的物理內存越大,其badness點數也就越大,其也就越容易被kill掉。
這也就解釋了,為什么上面在第二次執行那個程序時,被kill掉的是第一次執行的那個進程,而不是第二次執行的進程,因為第一次執行的那個進程,占用的物理內存更大。
其實,調整linux內核中oom killer行為的方式有很多,不止修改oom_score_adj值這一種方法。
比如,通過修改 /proc/sys/vm/panic_on_oom 的值,可以讓整個系統在物理內存不夠時,直接panic,而不是選擇性的kill掉某個進程。
比如,通過修改 /proc/sys/vm/overcommit_memory 的值,可以使上面第二次執行的測試程序,在使用mmap分配虛擬內存時,就直接報錯,說內存不夠。
比如,通過修改 /proc/[pid]/oom_adj 值的方式,同樣可以達到修改 /proc/[pid]/oom_score_adj 的目的,不過這個在內核2.6.36版本之后已經不推薦使用。
oom killer行為調整的相關參數,其具體詳解可以看proc的man文檔:
https://man.archlinux.org/man/proc.5
聊了這么多,那理解linux內核的oom killer機制,對于我們實際應用有哪些幫助呢?
我們假設以下場景:
假如,我們有一臺機器,上面跑著一個非常重要的服務,比如數據庫,或者某個應用進程等。
它非常耗內存,但是正常情況下,它使用的物理內存肯定不會高于實際總物理內存大小。
有一天我們需要在這臺機器上執行一項任務,如果這個任務也比較耗內存,那很可能在執行這項任務時,整臺機器的物理內存就完全不夠用了,此時,就會觸發linux內核的oom killing機制。
又因為在不調整oom_score_adj值的情況下,linux內核中的oom killer默認kill掉的,就是占用物理內存最多的那個進程,一般來說,就是我們數據庫進程,或其他應用進程,假設這個進程又是線上的一個重要服務,那它被kill掉了,你想一下這會是多么嚴重的一個事故。
那怎么避免呢?
此時,我們就可以使用上面提到的,用于調整進程badness點數的,oom_score_adj 這個參數。
比如,我們可以通過 echo -1000 》 /proc/[pid]/oom_score_adj 命令,將oom_score_adj的值設置為-1000,即該進程不能被kill掉。
又比如,還是通過上面的echo命令,將oom_score_adj的值修改為一個較小的值,來降低它被kill掉的概率。
但是,這些方法其實都不是完美的解決方式。
雖然該機器上的這個重要服務不被kill掉了,但操作系統為了保證整個系統不crash,還是會kill掉其他各種進程。
如果那些進程不重要還好,萬一重要的話,還是會相當嚴重的。
甚至,如果操作系統找不到可以kill掉的進程,那整個系統就會crash,這個就更嚴重了。
所以,最好的方式,還是人為去避免物理內存不足的情況,在機器上跑各種程序時,要提前對整個物理內存的使用,有個規劃和預判,最好是能預留出一些內存,以防各種誤操作。
好了,該篇文章就講這些內容,如果以后你發現你的進程,莫名奇妙就沒有了,可以通過dmesg等方式看下內核日志,確定下你的進程是否被oom kill掉了。
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原文標題:為什么我的進程被kill掉了
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