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Linux 操作系統(tǒng)有特定的內(nèi)存管理方式。其中一項(xiàng)策略是Overcommit，它允許應(yīng)用程序提前預(yù)訂所需的內(nèi)存。然而，承諾的內(nèi)存在實(shí)際使用時(shí)可能無(wú)法使用。然后，系統(tǒng)必須提供一種特殊的方法來(lái)避免內(nèi)存不足。

在本教程中，我們將了解內(nèi)存不足 (OOM) Killer，這是一個(gè)為了系統(tǒng)穩(wěn)定性而消除應(yīng)用程序的過(guò)程。

2. OOM Killer調(diào)用時(shí)

讓我們注意到，要讓Killer發(fā)揮作用，系統(tǒng)必須允許Overcommit。然后，根據(jù)系統(tǒng)從消除它中獲得的收益對(duì)每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行評(píng)分。

最后，當(dāng)遇到低內(nèi)存狀態(tài)時(shí)，內(nèi)核會(huì)殺死得分最高的進(jìn)程。

我們可以在/proc/PID/oom_score文件中通過(guò)進(jìn)程的PID找到進(jìn)程的分?jǐn)?shù)?，F(xiàn)在，讓我們啟動(dòng)一個(gè)終端并打印它的進(jìn)程分?jǐn)?shù)，因?yàn)?$變量保存它的PID：

$ cat /proc/$$/oom_score
0

接下來(lái)，讓我們列出所有進(jìn)程及其PID和名稱，按oom_score從低到高排序，使用oom_score_reader腳本：

#!/bin/bash

while read -r pid comm
do
    printf '%d\t%d\t%s\n' "$pid" "$(cat /proc/$pid/oom_score)" "$comm"
done < <(ps -e -o pid= -o comm=) | sort -k2 -n

我們使用進(jìn)程替換來(lái)為讀取命令提供ps的結(jié)果。

現(xiàn)在讓我們檢查一下結(jié)果：

10      0       rcu_sched
102     0       kswapd0
...
97      0       devfreq_wq
99      0       watchdogd
1051    1       upowerd
1114    1       sddm-helper
1126    1       systemd
...
1147    2       pulseaudio
2005    2       gnome-shell-cal
2172    2       gsd-datetime
...
4329    6       gedit
2186    7       evolution-alarm
5300    9       qterminal
875     9       Xorg
9215    10      Web Content
3527    17      Privileged Cont
6353    19      Web Content
1679    20      gnome-shell
6314    21      Web Content
8625    21      Web Content
4070    22      Web Content
7753    23      Web Content
3170    27      gnome-software
3615    41      WebExtensions
3653    41      Web Content
3160    62      firefox

分?jǐn)?shù)取值從 0 到 1000。讓我們注意oom_score的值為零意味著該進(jìn)程對(duì)于 OOM Killer是安全的。

3. 保護(hù)進(jìn)程免受 OOM Killer 攻擊

現(xiàn)在，讓我們降低消除該過(guò)程的可能性。這對(duì)于長(zhǎng)期存在的流程和服務(wù)尤為重要。所以，對(duì)于這樣一個(gè)過(guò)程，我們應(yīng)該設(shè)置oom_score_adj參數(shù)。

該參數(shù)取值范圍從 -1000 到 1000（含）。因此，它的負(fù)值會(huì)降低oom_score，使該過(guò)程對(duì)Killer的吸引力降低。相反，正值會(huì)導(dǎo)致分?jǐn)?shù)上升。最后，oom_score_adj = -1000的進(jìn)程不會(huì)被殺死。

我們應(yīng)該檢查文件/proc/PID/oom_score_adj 中的參數(shù)。所以，對(duì)于我們的終端：

$ cat /proc/$$/oom_score_adj
0

讓我們看看終端的分?jǐn)?shù)在任何一個(gè)方向上都沒(méi)有調(diào)整。

3.1. 手動(dòng)設(shè)置oom_score_adj

作為最簡(jiǎn)單的方法，我們可以手動(dòng)寫入oom_score_adj文件。首先，讓我們檢查一下Firefox網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)程的分?jǐn)?shù)。我們需要pgrep來(lái)獲取它的PID：

$ cat /proc/$(pgrep firefox)/oom_score
60

接下來(lái)，讓我們讓它更容易被殺死：

$ echo 500 > /proc/$(pgrep firefox)/oom_score_adj

$ cat /proc/$(pgrep firefox)/oom_score
562

最后，讓我們提高它的安全性：

$ sudo echo -30 > /proc/$(pgrep firefox)/oom_score_adj

$ cat /proc/$(pgrep firefox)/oom_score
31

請(qǐng)注意，我們需要sudo權(quán)限才能將調(diào)整因子降低到零以下。

3.2. choom命令

我們應(yīng)該使用choom來(lái)報(bào)告分?jǐn)?shù)并修改其調(diào)整。該命令是util-linux軟件包的一部分。因此，讓我們使用p開(kāi)關(guān)再次檢查Firefox進(jìn)程：

$ choom -p $(pgrep firefox)

pid 3061's current OOM score: 40
pid 3061's current OOM score adjust value: -30

然后，讓我們通過(guò)n開(kāi)關(guān)提供oom_score_adj的新值來(lái)增加它的分?jǐn)?shù)：

$ choom -p $(pgrep firefox) -n 300
pid 3061's OOM score adjust value changed from -30 to 300

$ choom -p $(pgrep firefox)
pid 3061's current OOM score: 371
pid 3061's current OOM score adjust value: 300

最后，使用choom，我們可以使用給定的 oom_score_adj 立即啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程：

$ choom -n 300 firefox

$ choom -p $(pgrep firefox)
pid 3061's current OOM score: 346
pid 3061's current OOM score adjust value: 300

3.3. 配置服務(wù)

對(duì)于服務(wù)，我們可以永久調(diào)整位于或鏈接在/etc/systemd文件夾中的服務(wù)配置中的分?jǐn)?shù)。因此，我們需要編輯服務(wù)部分中的OOMScoreAdjust條目。例如，讓我們看一下snapd服務(wù)的配置：

[Unit]
Description=Snap Daemon

# some output skipped

[Service]

# some output skipped

OOMScoreAdjust=-900
ExecStart=/usr/lib/snapd/snapd

# more output skipped

4. oom_score是如何計(jì)算的

我們應(yīng)該知道，分?jǐn)?shù)的計(jì)算方式取決于內(nèi)核版本。除了內(nèi)存占用之外，舊版本可能會(huì)考慮運(yùn)行時(shí)間、nice級(jí)別或 root 所有權(quán)。

然而，在版本 5 中，只有總內(nèi)存使用量很重要。要找到它，我們應(yīng)該檢查oom_kill.c源文件中的函數(shù)oom_badness 。

首先，函數(shù)檢查進(jìn)程是否免疫。通常，這要?dú)w功于oom_score_adj = -1000。在這種情況下，任務(wù)獲得零分。

否則，將匯總?cè)蝿?wù)的 RAM、虛擬內(nèi)存和交換空間大小。然后將結(jié)果除以總可用內(nèi)存。最后，該函數(shù)將比率歸一化為1000。

這時(shí)，oom_score_adj就派上用場(chǎng)了。所以，它增加了分?jǐn)?shù)。因此，它的負(fù)值實(shí)際上降低了這個(gè)值。

現(xiàn)在我們應(yīng)該意識(shí)到，如果這個(gè)過(guò)程對(duì)我們很重要，我們需要自己照顧它的生存能力。因此，我們應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整它的oom_score_adj參數(shù)。

5. 控制Overcommit的系統(tǒng)范圍參數(shù)

我們可以通過(guò)設(shè)置overcommit_memory參數(shù)來(lái)改變Linux系統(tǒng)的Overcommit策略。該參數(shù)在/proc/sys/vm/overcommit_memory文件中并采用：

0 允許適度的Overcommit。但是，不合理的內(nèi)存分配會(huì)失敗。這是默認(rèn)設(shè)置
1 總是Overcommit
2 不允許Overcommit。進(jìn)程通常不會(huì)被 OOM Killer終止，但內(nèi)存分配嘗試可能會(huì)返回錯(cuò)誤

我們應(yīng)該意識(shí)到，使用默認(rèn)策略以外的策略會(huì)對(duì)應(yīng)用程序處理內(nèi)存的方式提出更高的要求。

6. 示范

現(xiàn)在讓我們展示 OOM Killer是如何工作的。因此，讓我們模擬具有高內(nèi)存消耗的進(jìn)程。然而，他們不應(yīng)該單獨(dú)耗盡系統(tǒng)的能力。然后，只有啟動(dòng)下一個(gè)進(jìn)程才會(huì)被檢測(cè)為內(nèi)存不足威脅。

所以，讓我們使用測(cè)試腳本來(lái)吃內(nèi)存：

#!/bin/bash

for x in {0..6999999}
do
    y=$x$y
done

讓我們注意到腳本分配了大量?jī)?nèi)存但沒(méi)有任何尖峰需求。因此，它的內(nèi)存使用水平很快。

該演示是在 Ubuntu 20.04 LTS 上進(jìn)行的，內(nèi)核為 5.4.0-58-generic，具有大約 4 GB 的內(nèi)存和 4 GB 的交換空間。通常，系統(tǒng)最多可以維持三個(gè)測(cè)試應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行。然后，開(kāi)始第四個(gè)實(shí)例，喚醒 OOM killer。

6.1. 記錄進(jìn)程的oom_score

因?yàn)檫M(jìn)程的oom_score沒(méi)有出現(xiàn)在內(nèi)核的日志中，我們需要基于cron設(shè)備一個(gè)簡(jiǎn)單的記錄器。因此，讓我們使用oom_score_reader每分鐘記錄五個(gè)得分最高的進(jìn)程：

$ crontab -l
#some output skipped

OOMTEST=/home/joe/prj/oom
*/1 * * * * $OOMTEST/./oom_score_reader | tail -n 5<br />  >> $OOMTEST/oom_score.log && echo "-------------" >> $OOMTEST/oom_score.log

6.2. 追蹤 OOM Killer

由于我們已經(jīng)在終端中開(kāi)始了我們的任務(wù)，所以在某個(gè)時(shí)候，我們將在其中一個(gè)終端中獲取一條消息：

$ ./test
Killed

讓我們?cè)趉ern.log中尋找相應(yīng)的事件：

$ grep -ia "Killed process" kern.log

Jul  7 18:40:56 virtual kernel: [ 7269.971178] Out of memory: Killed process 20257 (test) total-vm:1980996kB,<br />  anon-rss:21128kB, file-rss:0kB, shmem-rss:0kB, UID:1000 pgtables:3920kB oom_score_adj:0

然后讓我們獲取有關(guān)PID 20257的更多信息：

Jul  7 18:40:56 virtual kernel: [ 7269.971162] oom-kill:constraint=CONSTRAINT_NONE,<br />  nodemask=(null),cpuset=/,mems_allowed=0,global_oom,task_memcg=/user.slice/user-1000.slice/user@1000.service,task=test,pid=20257,uid=1000
Jul  7 18:40:56 virtual kernel: [ 7269.971178] Out of memory: Killed process 20257 (test) total-vm:1980996kB,<br />  anon-rss:21128kB, file-rss:0kB, shmem-rss:0kB, UID:1000 pgtables:3920kB oom_score_adj:0
Jul  7 18:40:56 virtual kernel: [ 7270.002859] oom_reaper: reaped process 20257 (test),<br />  now anon-rss:0kB, file-rss:0kB, shmem-rss:0kB

在這里，oom-reaper是一個(gè)回收內(nèi)存的輔助進(jìn)程。最后，我們可以在日志文件中找到進(jìn)程的最后oom_score ：

1537    13  gnome-shell
2361    24  gnome-software
20256   235 test
20257   235 test
24214   236 test

讓我們看看20257的最后得分235在記錄時(shí)是第二高的。然而，這是由于cron的粒度大至 1 分鐘。

7. 結(jié)論

在本教程中，我們了解了 Linux 管理內(nèi)存的方法。首先，我們查看了Overcommit策略，它允許任何合理的內(nèi)存分配。然后我們遇到了 OOM Killer，在內(nèi)存不足時(shí)保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定的進(jìn)程。

接下來(lái)，我們查看了進(jìn)程的內(nèi)存使用情況評(píng)分，并了解了如何保護(hù)它們免受 OOM Killer的攻擊。此外，我們還查看了系統(tǒng)范圍的Overcommit設(shè)置。

最后，我們提供了一個(gè) OOM Killer如何工作的例子。

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【原】Linux 內(nèi)存Overcommit和OOM Killer