Linux内存，PageFault与SwapOut

“内存并不一定总是快”

Linux 中内存主要有匿名内存和 Page Cache 两种。

Page Fault

Linux操作系统内存管理策略是会尽可能的利用内存来做各种缓存，所以一般来说服务器所谓的free内存都会较少，当应用alloc申请内存的时候，如果free内存不足就会引发内存回收，这就是所谓的PageFault缺页，这时候系统会先使用异步方式的后台回收来提高应用申请内存这个操作的响应速度。但是如果应用申请内存的速度大于系统后台回收的速度的话，就会进入所谓直接回收（Direct Reclaim）模式，这是一个同步的过程，应用会自旋等待内存回收完毕，产生比较大的延迟。见下图：

PageFault.png

Swap Out

另一方面，内核会回收匿名内存页，并将其置换到磁盘里（这是Linux所谓虚拟内存的管理方式，磁盘上的这部分用来跟内存做交换的空间称为swap空间），匿名内存页一旦被换出然后再次被访问的时候，就会产生文件IO了（要从swap空间里把页加载回内存里），这也会导致比较大的延迟。见下图：

SwapOut.png

vm.extra_free_kbytes 和 vm.swappiness 两个内核参数可以针对PageFault和SwapOut两种内存访问延迟做调优。mlock 系统调用可以让应用程序“锁定”一块内存空间而不被内核swap出去。

参考：

万亿级数据洪峰下的分布式消息引擎-InfoQ

后记：
这篇小文来自于学习RocketMQ开发团队的技术分享文章（见参考），里边的“内存没那么快”观点笔者认为更确切说法应该是“内存并不总是那么快”，里边的Linux内存管理的一小段说明加深了笔者对之前了解的概念的理解，这些东西可能平时工作未必有什么用，但了解底层的东西总是会让人产生求知求所得的愉悦感受。看了阿里褚霸的个人背景简介，“14年c开发经验, 12年网络开发经验, 3年Linux内核开发”，他也遇到过“底层 IO(Input/Output) 技术。IO 技术涉及面非常广，驱动，块设备，文件系统，内存关系等等” ，做专家终归是要走入底层，到最后考验的是对系统、对计算机的理解。本文很水，而脚下这条路不知能走多远，但是想想不为什么就算只为求知的喜悦我也是愿意走下去的啊。这也是我为什么要建“系统底层”这个专题