oom killer理解和日志分析:知识储备

oom killer日志分析，这是前篇，准备一些基础知识

带着问题看：

1.什么是oom killer

他是Linux内核设计的一种机制，在内存不足的会后，选择一个占用内存较大的进程并kill掉这个进程，以满足内存申请的需求（内存不足的时候该怎么办，其实是个两难的事情，oom killer算是提供了一种方案吧）

2.在什么时候触发？

前面说了，在内存不足的时候触发，再往细节看，主要牵涉到【linux的物理内存结构】和【overcommit机制】

2.1 内存结构 node、zone、page、order

对于物理内存内存，linux会把它分很多区（zone），zone上还有node的概念，zone下面是很多page，这些page是根据buddy分配算法组织的，看下面两张图：

上面的概念做下简单的介绍，对后面分析oom killer日志很有必要：

Node：每个CPU下的本地内存节点就是一个Node，如果是UMA架构下，就只有一个Node0,在NUMA架构下，会有多个Node
Zone：每个Node会划分很多域Zone，大概有下面这些：
- 1) ZONE_DMA：定义适合DMA的内存域，该区域的长度依赖于处理器类型。比如ARM所有地址都可以进行DMA，所以该值可以很大，或者干脆不定义DMA类型的内存域。而在IA-32的处理器上，一般定义为16M。
- 2) ZONE_DMA32：只在64位系统上有效，为一些32位外设DMA时分配内存。如果物理内存大于4G，该值为4G，否则与实际的物理内存大小相同。
- 3) ZONE_NORMAL：定义可直接映射到内核空间的普通内存域。在64位系统上，如果物理内存小于4G，该内存域为空。而在32位系统上，该值最大为896M。
- 4) ZONE_HIGHMEM：只在32位系统上有效，标记超过896M范围的内存。在64位系统上，由于地址空间巨大，超过4G的内存都分布在ZONE_NORMA内存域。
- 5) ZONE_MOVABLE：伪内存域，为了实现减小内存碎片的机制。
- 分配价值链
  - 除了只能在某个区域分配的内存（比如ZONE_DMA），普通的内存分配会有一个“价值”的层次结构，按分配的“廉价度”依次为：ZONE_HIGHMEM > ZONE_NORMAL > ZONE_DMA。
  - 即内核在进行内存分配时，优先从高端内存进行分配，其次是普通内存，最后才是DMA内存
Page：zone下面就是真正的内存页了，每个页基础大小是4K，他们维护在一个叫free_area的数组结构中
- order：数组的index，也叫order，实际对应的是page的大小，比如order为0，那么就是一堆1个空闲页（4K）组成的链表，order为1，就是一堆2个空闲页（8K）组成的链表，order为2，就是一堆4个空闲页（16K）组成的链表

2.2 overcommit

根据2.1，已经知道物理内存的大概结构以及分配的规则，不过实际上还有虚拟内存的存在，他的overcommit机制和oom killer有很大关系：

在实际申请内存的时候，比如申请1G，并不会在物理区域中分配1G的真实物理内存，而是分配1G的虚拟内存，等到需要的时候才去真正申请物理内存，也就是说申请不等于分配

所以说，可以申请比物理内存实际大的内存，也就是overcommit，这样会面临一个问题，就是当真的需要这么多内存的时候怎么办—>oom killer!

vm.overcommit_memory 接受三种值：

0 – Heuristic overcommit handling. 这是缺省值，它允许overcommit，但过于明目张胆的overcommit会被拒绝，比如malloc一次性申请的内存大小就超过了系统总内存
1 – Always overcommit. 允许overcommit，对内存申请来者不拒。
2 – Don’t overcommit. 禁止overcommit。

3.oom killer 怎么挑选进程？

linux会为每个进程算一个分数，最终他会将分数最高的进程kill

/proc/<pid>/oom_score_adj
- 在计算最终的 badness score 时，会在计算结果是中加上 oom_score_adj，取值范围为-1000到1000
- 如果将该值设置为-1000，则进程永远不会被杀死，因为此时 badness score 永远返回0。
/proc/<pid>/oom_adj
- 取值是-17到+15，取值越高，越容易被干掉。如果是-17，则表示不能被kill
- 该设置参数的存在是为了和旧版本的内核兼容
/proc/<pid>/oom_score
- 这个值是系统综合进程的内存消耗量、CPU时间(utime + stime)、存活时间(uptime - start time)和oom_adj计算出的，消耗内存越多分越高，存活时间越长分越低
子进程内存：Linux在计算进程的内存消耗的时候，会将子进程所耗内存的一半同时算到父进程中。这样，那些子进程比较多的进程就要小心了。
其他参数（不是很关键，不解释了）
- /proc/sys/vm/oom_dump_tasks
- /proc/sys/vm/oom_kill_allocating_task
- /proc/sys/vm/panic_on_oom
关闭 OOM killer
- sysctl -w vm.overcommit_memory=2
- echo “vm.overcommit_memory=2” >> /etc/sysctl.conf

3.1 找出最优可能被杀掉的进程

vi oomscore.sh

#!/bin/bash
for proc in $(find /proc -maxdepth 1 -regex '/proc/[0-9]+'); do
    printf "%2d %5d %s\n" \
        "$(cat $proc/oom_score)" \
        "$(basename $proc)" \
        "$(cat $proc/cmdline | tr '\0' ' ' | head -c 50)"
done 2>/dev/null | sort -nr | head -n 10

chmod +x oomscore.sh
./oomscore.sh
18   981 /usr/sbin/mysqld
 4 31359 -bash
 4 31056 -bash
 1 31358 sshd: root@pts/6
 1 31244 sshd: vpsee [priv]
 1 31159 -bash
 1 31158 sudo -i
 1 31055 sshd: root@pts/3
 1 30912 sshd: vpsee [priv]
 1 29547 /usr/sbin/sshd -D

3.2 避免的oom killer的方案

直接修改/proc/PID/oom_adj文件，将其置位-17
修改/proc/sys/vm/lowmem_reserve_ratio
直接关闭oom-killer

参考：