有時候我們會發現系統中某個進程會突然掛掉，通過查看系統日志發現是由于OOM機制導致進程被殺掉。

今天我們就來介紹一下什么是OOM機制以及怎么防止進程因為OOM機制而被殺掉。

什么是OOM機制

OOM是 Out Of Memory 的縮寫，中文意思是內存不足。而OOM機制是指當系統內存不足時，系統觸發的應急機制。

當 Linux 內核發現系統中的物理內存不足時，首先會對系統中的可回收內存進行回收，能夠被回收的內存有如下：

讀寫文件時的頁緩存。

為了性能而延遲釋放的空閑 slab 內存頁。

當系統內存不足時，內核會優先釋放這些內存頁。因為使用這些內存頁只是為了提升系統的性能，釋放這些內存頁也不會影響系統的正常運行。

如果釋放上述的內存后，還不能解決內存不足的情況，那么內核會如何處理呢？答案就是：觸發OOM killer殺掉系統中占用內存最大的進程。如下圖所示：

可以看出，OOM killer 是防止系統崩潰的最后一個手段，不到迫不得已的情況是不會觸發的。

OOM killer 實現

接下來，我們分析一下內核是如何實現 OOM killer 的。

由于在 Linux 系統中，進程申請的都是虛擬內存地址。所以當程序調用malloc()申請內存時，如果虛擬內存空間足夠的話，是不會觸發 OOM 機制的。

當進程訪問虛擬內存地址時，如果此虛擬內存地址還沒有映射到物理內存地址的話，那么將會觸發缺頁異常。

在缺頁異常處理例程中，將會申請新的物理內存頁，并且將進程的虛擬內存地址映射到剛申請的物理內存。

如果在申請物理內存時，系統中的物理內存不足，那么內核將會回收一些能夠被回收的文件頁緩存。如果回收完后，物理內存還是不足的話，那么將會觸發swapping機制（如果開啟了的話）。

swapping機制會將某些進程不常用的內存頁寫入到交換區（硬盤分區或文件）中，然后釋放掉這些內存頁，從而達到緩解內存不足的情況。

如果通過上面的手段還不能解決內存不足的情況，那么內核將會調用pagefault_out_of_memory()函數來殺掉系統中占用物理內存最多的進程。

我們來看看pagefault_out_of_memory()函數的實現：

voidpagefault_out_of_memory(void)
{
...
out_of_memory(NULL,0,0,NULL,false);
...
}

可以看出，pagefault_out_of_memory()函數最終會調用out_of_memory()來殺死系統中占用內存最多的進程。

我們繼續來看看out_of_memory()函數的實現：

voidout_of_memory(structzonelist*zonelist,gfp_tgfp_mask,intorder,
nodemask_t*nodemask,boolforce_kill)
{
...

//1.從系統中選擇一個最壞(占用內存最多)的進程
p=select_bad_process(&points,totalpages,mpol_mask,force_kill);
...

//2.如果找到最壞的進程，那么調用oom_kill_process函數殺掉進程
if(p!=(void*)-1UL){
oom_kill_process(p,gfp_mask,order,points,totalpages,NULL,
nodemask,"Outofmemory");
killed=1;
}
...
}

out_of_memory()函數的邏輯比較簡單，主要完成兩個事情：

調用select_bad_process()函數從系統中選擇一個最壞（占用物理內存最多）的進程。

如果找到最壞的進程，那么調用oom_kill_process()函數將此進程殺掉。

從上面的分析可知，找到最壞的進程是 OOM killer 最為重要的事情。

那么我們來看看select_bad_process()函數是怎樣選擇最壞的進程的：

staticstructtask_struct*
select_bad_process(unsignedint*ppoints,unsignedlongtotalpages,
constnodemask_t*nodemask,boolforce_kill)
{
structtask_struct*g,*p;
structtask_struct*chosen=NULL;
unsignedlongchosen_points=0;
...

//1.遍歷系統中所有的進程和線程
for_each_process_thread(g,p){
unsignedintpoints;
...

//2.計算進程最壞分數值,選擇分數最大的進程作為殺掉的目標進程
points=oom_badness(p,NULL,nodemask,totalpages);
if(!points||points

	

	select_bad_process()函數的主要工作如下：

	遍歷系統中所有的進程和線程，并且調用oom_badness()函數計算進程的最壞分數值。

	選擇最壞分數值最大的進程作為被殺掉的目標進程。

	所以，計算進程的最壞分數值就是 OOM killer 的核心工作。我們接著來看看oom_badness()函數是怎么計算進程的最壞分數值的：

	
unsignedlong
oom_badness(structtask_struct*p,structmem_cgroup*memcg,
constnodemask_t*nodemask,unsignedlongtotalpages)
{
longpoints;
longadj;

//1.如果進程不能被殺掉（init進程和內核進程是不能被殺的）
if(oom_unkillable_task(p,memcg,nodemask))
return0;
...

//2.我們可以通過/proc/{pid}/oom_score_adj文件來設置進程的被殺建議值，
//這個值越小，進程被殺的機會越低。如果設置為-1000時，進程將被禁止殺掉。
adj=(long)p->signal->oom_score_adj;
if(adj==OOM_SCORE_ADJ_MIN){
...
return0;
}

//3.統計進程使用的物理內存數
points=get_mm_rss(p->mm)
+atomic_long_read(&p->mm->nr_ptes)
+get_mm_counter(p->mm,MM_SWAPENTS);
...

//4.加上進程被殺建議值，得出最終的分數值
adj*=totalpages/1000;
points+=adj;

returnpoints>0?points:1;
}


	

	oom_badness()函數主要按照以下步驟來計算進程的最壞分數值：

	如果進程不能被殺掉（init進程和內核進程是不能被殺的），那么返回分數值為 0。

	可以通過/proc/{pid}/oom_score_adj文件來設置進程的 OOM 建議值（取值范圍為 -1000 ~ 1000）。建議值越小，進程被殺的機會越低。如果將其設置為 -1000 時，進程將被禁止殺掉。

	統計進程使用的物理內存數，包括實際使用的物理內存、頁表占用的物理內存和 swap 機制占用的物理內存。

	最后加上進程的 OOM 建議值，得出最終的分數值。

	通過oom_badness()函數計算出進程的最壞分數值后，系統就能從中選擇一個分數值最大的進程殺死，從而解決內存不足的情況。

	禁止進程被 OOM 殺掉

	有時候，我們不希望某些進程被 OOM killer 殺掉。例如 MySQL 進程如果被 OOM killer 殺掉的話，那么可能導致數據丟失的情況。

	那么如何防止進程被 OOM killer 殺掉呢？從上面的分析可知，在內核計算進程最壞分數值時，會加上進程的oom_score_adj（OOM建議值）值。如果將此值設置為-1000時，那么系統將會禁止 OOM killer 殺死此進程。

	例如使用如下命令，將會禁止殺死 PID 為 2000 的進程：

	
$echo-1000>/proc/2000/oom_score_adj


	

	這樣，我們就能防止一些重要的進程被 OOM killer 殺死。

	




	審核編輯：劉清