Linux 如何限制内存的使用

Posted 2022-02-08 月饮沙

@toc

本文问题

1. 有哪几种方法可以限制内存的使用？
2. Linux如何回收内存？
3. 如何控制swap的使用？
4. 如何使用limits限制资源使用？

内存常用命令

# 查看内存使用情况
free -m
# 查看内存使用限制
grep memlock /etc/security/limits.conf
# 查看SWAP使用积极度
cat /proc/sys/vm/swapiness
# 查看内存回收阈值
grep -A 3 pages free /proc/zoneinfo
# 查看内核分配策略
cat /proc/sys/vm/overcommit_memory
# 在分配策略为2的情况下查看可分配内存
grep Com /proc/meminfo

SWAP

swap是一块磁盘空间或者一个本地文件
/proc/sys/vm/swappiness可以设置服务器使用swap的积极程度。取值范围为0-100，值越大，越积极使用swap，更倾向于回收匿名页;值越小，越消极使用swap，更倾向于回收文件页。
即使swap设置为0，当剩余内存+文件页小于页高阈值（pages_high）的时候，也会发生swap

延展

文件页和匿名页

• 文件页
  缓存，缓冲区，通过内存映射获取的文件映射页
  其中被应用程序修改过，暂时还没写入磁盘的数据被称之为脏页，不能直接回收，需要先写入磁盘，才能进行内存释放。非脏页可以直接回收
• 匿名页
  应用程序动态分配的堆空间，不能直接回收，可以暂存到磁盘（swap）

  页阈值和Linux如何回收内存

  Linux有专门的内核线程kswapd0定期回收内存，为了衡量内存的使用情况，kswapd0定义了三个内存阈值：页最小阈值pages_min、页低阈值pages_low和页高阈值pages_high，剩余内存使用pages_free表示。
  kswapd0定期扫描内存的使用情况，并根据剩余内存和这三个阈值的关系进行内存回收操作。
  pages_free<pages_min：进程可用内存耗尽，只有内核才可以分配内存
  pages_min<pages_free<pages_low：内存压力较大，kswapd0会执行内存回收，直到剩余内存大于高阈值为止
  pages_low<pages_free<pages_high：内存有一定压力，但还可以满足新内存请求
  pages_free>pages_high：剩余内存较多，没有内存压力。
  这些阈值可以通过内核选项来proc/sys/vm/min_free_kbytes间接设置。min_free_kbytes设置了页最小阈值（pages_min）。pages_low=pages_min*5/4,pages_high=pages_min*3/2

limits

/etc/security/limits.conf
通过这个配置文件可以对每个登录的会话进行限制，这种限制不是全局的，也不是永久的，只在会话期间起作用。
通常，对单个用户的限制优先级高于对用户组的限制

可以使用以下方式限制内存使用

@mysql  hard    memlock 63963136
@mysql  soft    memlock 63963136

详细说明

语法
<domain> <type> <item> <value>

domain

• *
• username
• @groupname
• min_uid:max_uid
• @min_gid:max_@gid

  type

• hard 硬限制，强制不能超过该限制
• soft 软限制，可以超过该限制
• - 等同于 hard + soft

  item

  详见 limits.conf(5) - Linux man page

• memlock 最大内存（KB）
• nproc 最大进程数
• nofile 最大打开文件数

  value

• -1 表示无限制或无穷
• 其他数值表示实际的限制值

内核参数

内存分配策略

/proc/sys/vm/overcommit_memory 控制内核使用虚拟内存的模式，可以设置为以下值

• 0默认值，内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
• 1
  不进行检查，只要有申请就允许分配内存。
• 2
  总是检查内存使用情况，不允许过度分配内存
  允许系统使用的虚拟内存地址空间限制为(SS + RAM*(r/100)),SS是swap的大小，RAM是物理内存的大小，r是/proc/sys/vm/overcommit_ratio的值

问题答案

1. 有哪几种方法可以限制内存的使用？
   2种方法，通过/etc/security/limits.conf文件限制用户或者用户组的内存组的内存使用限制，通过/proc/sys/vm/overcommit_memory和/proc/sys/vm/overcommit_ratio可以限制系统总的内存使用情况。此外通过/proc/sys/vm/swappiness还可以设置系统是否积极使用swap
2. Linux如何回收内存？
   Linux使用kswapd0内核线程定期检查内存的使用情况，当剩余内存小于页低阈值时对内存进行回收。页低阈值可以通过grep -A 3 pages free /proc/zoneinfo进行查看，可以通过/proc/sys/vm/min_free_kbytes进行间接设置：pages_low=pages_min*5/4
3. 如何控制swap的使用？
   /proc/sys/vm/swappiness设置了系统使用swap的积极程度，值为0-100。注意该值不代表使用内存的百分比，并且即使值为0，也可能会使用swap。
4. 如何使用limits限制资源使用？
   通过/etc/security/limits.conf文件为每个会话设置资源限制
   格式：
   username/@groupname soft/hard/- name value
   示例：

   *               soft    core            0
   *               hard    nofile          512
   @student        hard    nproc           20
   @faculty        soft    nproc           20
   @faculty        hard    nproc           50
   ftp             hard    nproc           0
   @student        -       maxlogins       4
   :123            hard    cpu             5000
   @500:           soft    cpu             10000
   600:700         hard    locks           10