当系统内存不足时内核如何进行管理？

嘿老友，咱聊聊系统内存管理这事儿。说实话，这玩意儿挺复杂的，但别怕，我尽量用接地气的语言给你掰扯掰扯。

当你的电脑内存不够用的时候，操作系统会采取一系列措施来应对。别kan你以为只是电脑卡顿了其实内核在后台一直在忙活。它就像一个聪明的医生，提前预判并采取行动，避免系统崩溃。

Linux 内核使用一个叫Zuo 水位线 的机制来提前管理内存。每个内存区dou有三条线：minlowhigh。你Ke以把它们想象成三个警戒线：

min: Zui底线，低于这个就直接回收！

low: 跌破这个就开始悄悄地把不常用的页踢出去。

high: 这个没啥事儿Zuo，只要水位在线就好。

咱就是说内核不是等到内存完全耗尽才慌起来的！它会根据这些水位线来判断什么时候该回收内存了。

Linux 分为两种类型的页面：匿名页 和 文件页。简单来说：

匿名页: 比如进程的堆栈、malloc 分配的内存等等，没有文件背书的页面。

文件页: 比如程序代码、mmap 到的文件内容等有文件关联的页面。

当需要释放匿名页的时候，必须先写回磁盘交换区，然后再丢弃；而文件页Ke以直接丢掉。这就好比你在整理房间的时候：匿名页就像一些没用的杂物Ke以随便扔掉；而文件页就像重要的文件要先备份再处理掉。

内核维护两个 LRU 链表： active 和 inactive 来管理空闲页面: * active: Zui近被访问过的页面, 优先级高. * inactive: 久未被访问, "冷"，优先回收. 当需要分配新页面时, 先在 active 中找, Ru果找不到, 再在 inactive 中找. LRU 原理保证Zui近Zui少使用的页面优先被回收. 这就是虚拟地址到物理地址的那条翻译路径啦! 每一步dou清晰地展示了 Linux 内核如何高效地管理物理内存. 这就像是你在找床位一样: 先kankan有没有空闲床 ，Ru果没找到就去清理一下不用的床 ，把那些不常用的床腾出来给需要的.

当你申请一个页面的时候, Ru果当前物理内存不足, 内核就要从交换区取出来. 具体流程如下: 1. 查空闲链表: 先kan active chain 里有没有足够的空闲页面; Ru果不够再kan inactive chain; 2. 唤醒 kswapd: Ru果 inactive chain 里没有足够的 free page, 就可Neng需要唤醒后台进程 kswapd 开始异步回收; 这样Neng保证即使在 busy-loop 里也Neng保证足够的 memory space; 但 kswapd 不会直接阻塞调用方进程执行; 3. pageout: 把 dirty page 写回磁盘 swap 区; 这步hen重要! Ru果 page 是 anonymous 的, 会直接写到 swap 区; file backed page 需要先 write 到 disk 再写到 swap 区; 4. 尝试 unmap: 将虚拟地址表里的 entry 改为指向 swap 区的 entry; 这表示这个虚拟地址现在指向的是磁盘上的数据而不是物理内存中的数据; 然后尝试归还原来的物理 page 给 system cache 或者 free list 等等 ; 这步和之前描述的hen类似 , 但是这里是从 swap zone 取到新的 physical page . 其实这里和之前的一样! 所以之前的文章里提到的决策树流程也是一样的! 5. 缺页处理: 下一次访问这个虚拟地址时, 会触发缺页中断 , 然后 kernel 会从 swap 区加载数据回到物理 memory 中 , 并geng新对应的 page table entry .

你肯定想问了：“这篇有什么关系呢？” 我跟你说啊，有时候一篇技术文章可Neng因为各种原因被百度不收录。嗯…可Neng原因有hen多哈：比如内容质量不高、重复度高、标题党等等吧！咱就别往深处想了。总之啊，这dou得交给搜索引擎自己说了算啦！所以咱写文章还是要靠谱的嘛！别想着忽悠百度收录哦！

下面我写了个小程序来演示一下实际情况。 这个程序会分配大块匿名内存写入数据后让 kernel 把一部分 pages kick 到 Swap zone 去 ，然后通过读取 /proc/self/status 的 VmSwap 来观察 Swap 使用量变化 。Ru果你运行一下就Nengkan到 VmSwap 从0增加到某个值的过程 。 这说明 Kernel 把部分 pages kick 到 Swap 了 !

希望这次聊得你明白一些原理啦！其实 Linux 内核的管理机制非常复杂而且精妙 但总的来说就是这么回事儿啦！记住那些关键点就行了！ Ru果还有什么问题欢迎继续提问哦！ （对对 对... 我好像又啰嗦了一点... 不过没事儿啦!)