OOM killer机制

Posted 2020-11-02

今天早晨发现我的tomcat进程无缘无故被杀死了，查看了tomcat内存监控，发现jvm内存并没有什么异常，并不是java内存溢出造成的，进到服务器控制台发现

然后查了一下
这个问题的原因是由于系统内存不足导致触发OOM保护机制。OOM Killer(Out of memory killer) 就是一层保护机制，用于避免 Linux 在内存不足的时候不至于出太严重的问题，将占用内存大的进程杀死，以保证系统正常运行。
还有一种情况，内存够用，但还是触发了 OOM 杀死进程。这里涉及到一个 Low Memory 的知识点。内核使用 Low Memory 来跟踪所有的内存分配。
解释一下low memory，与之对应的有一个high memory

不过high memory只存在于32位的linux。64位系统下不会有high memory，因为64位虚拟地址空间非常大（分给kernel的也很大），完全能够直接映射全部物理内存。可以看到我的系统位数是64位的

32位的CPU，最大寻址范围为2^32 - 1也就是4G的线性地址空间。Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致的。linux一般把这个4G的地址空间划分为两个部分：其中0～3G为用户程序地址空间，虚地址0x00000000到0xBFFFFFFF,供各个进程使用；3G～4G为内核的地址空间，虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF, 供内核使用。（注意，ARM架构不是3G/1G划分的，而是2G/2G划分。这里以3G/1G划分作讲解）。如下图所示：

可以看出，每个进程都有自己的私有用户空间（0-3GB），这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB内核空间则由则由所有进程以及内核共享。可见，内核最多寻址1G的虚拟地址空间。
Linux 内核采用了最简单的映射方式来映射物理内存，即把物理地址＋PAGE_OFFSET按照线性关系直接映射到内核空间。PAGE_OFFSET大小为0xC000000.但是linux内核并没有把整个1G空间用于线性映射，而只映射了最多896M物理内存，预留了最高端的128M虚拟地址空间给IO设备和其他用途。
所以，当系统物理内存较大时，超过896M的内存区域，内核就无法直接通过线性映射直接访问了。这部分内存被称作high memory。相应的可以映射的低端物理内存称为Low memory.
结论：
1）high memory针对的是物理内存，不是虚拟内存。
2）high memory也是被内核管理的（有对应的page结构），只是没有映射到内核虚拟地址空间。当内核需要分配high memory时，通过kmap等从预留的地址空间中动态分配一个地址，然后映射到high memory，从而访问这个物理页。high memory映射到内核地址空间一般是暂时性的映射，不是永久映射。
3）high memory和low memory一样，都是参与内核的物理内存分配，都可以被映射到内核地址空间，也都可以被映射到用户地址空间。
4）物理内存<896M时，没有high memory，因为所有的内存都被kernel直接映射了。
5）64位系统下不会有high memory，因为64位虚拟地址空间非常大（分给kernel的也很大），完全能够直接映射全部物理内存。

OOM Killer(Out of memory killer)

Linux 内核有个机制叫OOM killer（Out-Of-Memory killer），该机制会监控那些占用内存过大，尤其是瞬间很快消耗大量内存的进程，为了防止内存耗尽而内核会把该进程杀掉。
内存不足将唤醒oom_killer，挑出/proc/<pid>/oom_score最大者并将之kill掉
防止重要的系统进程触发(OOM)机制而被杀死：可以设置参数/proc/<PID>/oom_adj为-17，可临时关闭linux内核的OOM机制。