内存满时的操作系统响应：从虚拟内存到OOM Killer

“本文讨论了当系统内存满时会发生的情况，主要涉及虚拟内存的作用、内存分配过程、内存回收机制以及OOM（Out of Memory）杀手机制。文章深入解释了内存管理的关键概念，包括虚拟内存如何解决多进程地址冲突，以及在物理内存不足时，系统如何通过直接内存回收和后台内存回收来应对。当所有回收方法都无法解决问题时，内核会启动OOM机制，杀死占用内存高的进程以释放资源。” 在计算机系统中，内存管理是一个至关重要的环节。当内存资源紧张时，系统的响应和性能可能会受到严重影响。文章首先介绍了虚拟内存的主要作用，它为每个进程提供了独立的地址空间，防止了进程间的地址冲突，并通过页表中的权限控制提供了额外的安全性。 接着，文章详细阐述了内存分配的过程。在程序使用`malloc`等函数申请内存时，实际操作的是虚拟内存，而非直接分配物理内存。只有在实际访问这些虚拟内存时，才会触发缺页中断，由操作系统负责映射物理内存并处理内存分配。如果物理内存不足，内核会采取两种主要的内存回收策略： 1. 后台内存回收（kswapd）：这是一个异步过程，会在内存紧张时被唤醒，尝试回收内存，但不会立即阻塞进程执行。 2. 直接内存回收（direct reclaim）：当后台回收不足以满足需求时，会同步进行内存回收，这将阻塞进程直到回收完成。如果直接回收仍无法解决问题，系统将启动OOM机制。 OOM（Out of Memory）杀手机制是内存管理的最后手段，它会选择并杀死占用物理内存较多的进程，以此来释放内存资源。如果即使这样仍不能缓解内存压力，OOM杀手将持续杀死更多进程，直到有足够的内存可用。 可以被回收的内存主要包括两类：一是进程使用的匿名内存，即非文件映射的内存；二是页面缓存，如文件系统缓存，这些都可以在需要时被移除以释放内存。 这篇文章深入解析了内存管理的核心机制，帮助我们理解当系统内存满时，操作系统如何通过各种手段来应对和保持系统的稳定运行。对于开发者和系统管理员而言，这些知识对于优化系统性能和预防内存相关问题至关重要。