1
// include/linux/mm_types.h — 简化版 struct page
2
struct page {
3
    unsigned long flags;       // 页状态标志位（PG_locked, PG_dirty, PG_lru 等）
4
    union {
5
        struct {               // 页缓存使用
6
            struct list_head lru;
7
            struct address_space *mapping;
8
            pgoff_t index;
9
            unsigned long private;
10
        };
11
        struct {               // Slab 分配使用
12
            void *freelist;    // Slub 空闲对象链表
13
            union {
14
                struct kmem_cache *slab_cache;
15
                struct {
16
                    unsigned inuse:16;
17
                    unsigned objects:15;
18
                    unsigned frozen:1;
19
                };
20
            };
21
        };
22
        struct {               // 伙伴系统使用
23
            unsigned long _mapcount;
24
            unsigned long _refcount;
25
        };
26
    };
27
} _struct_page_alignment;

1
// 通过 pfn 获取对应的 struct page
2
#define pfn_to_page(pfn)    (mem_map + (pfn))
3
// 通过 struct page 获取 pfn
4
#define page_to_pfn(page)   ((unsigned long)((page) - mem_map))

1
// include/linux/mmzone.h — 简化版 pg_data_t
2
typedef struct pglist_data {
3
    struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];   // 该节点包含的 Zone 数组
4
    struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS]; // Zone 分配优先级列表
5
    int nr_zones;                            // 该节点 Zone 的数量
6
    unsigned long node_start_pfn;            // 起始页帧号
7
    unsigned long node_present_pages;        // 实际存在的页数
8
    unsigned long node_spanned_pages;        // 跨越的页数（含空洞）
9
    int node_id;                             // 节点编号
10
    wait_queue_head_t kswapd_wait;           // kswapd 等待队列
11
    struct task_struct *kswapd;              // kswapd 内核线程
12
} pg_data_t;

1
# 查看系统的 NUMA 拓扑
2
numactl --hardware
3
# 输出示例（双路服务器）：
4
# available: 2 nodes (0-1)
5
# node 0 size: 32768 MB
6
# node 1 size: 32768 MB

1
// include/linux/mmzone.h — 简化版 struct zone
2
struct zone {
3
    unsigned long _watermark[NR_WMARK];   // 水位线：min / low / high
4
    unsigned long managed_pages;           // 被伙伴系统管理的页数
5
    unsigned long present_pages;           // 实际存在的页数
6

7
    struct free_area free_area[MAX_ORDER]; // 伙伴系统空闲链表（11 个阶）
8
    struct per_cpu_pageset __percpu *pageset; // Per-CPU 页缓存
9

10
    spinlock_t lock;                       // Zone 级自旋锁
11
    unsigned long flags;                   // Zone 状态标志
12

13
    /* 内存回收相关 */
14
    unsigned long dirty_balance_reserve;
15
    int compact_considered;
16
    unsigned long compact_defer_shift;
17
};

1
# 查看 Zone 信息
2
cat /proc/zoneinfo
3
# 输出示例：
4
# Node 0, zone   Normal
5
#   pages free     234567
6
#          min      8192
7
#          low      12288
8
#          high     16384
9
#   ...
10
#   Node 0, zone  DMA32
11
#   ...

1
struct free_area {
2
    struct list_head free_list[MIGRATE_TYPES]; // 按迁移类型分组的空闲链表
3
    unsigned long nr_free;                      // 该阶空闲块的数量
4
};

1
buddy_pfn = pfn ^ (1 << order)

1
# 查看伙伴系统各阶空闲块数量
2
cat /proc/buddyinfo
3
# 输出示例：
4
# Node 0, zone      DMA      3      2      1      1      2      1      1      0      1      1      3
5
# Node 0, zone   DMA32    127     85     42     21     12      5      3      2      1      0      0
6
# Node 0, zone  Normal   512    256    128     64     32     16      8      4      2      1      0
7
# 每列对应 order 0~10 的空闲块数量

1
// include/linux/mmzone.h — 简化版
2
struct per_cpu_pageset {
3
    struct per_cpu_pages pcp;
4
};
5

6
struct per_cpu_pages {
7
    int count;           // 当前缓存页数
8
    int high;            // 高水位（超过则归还给伙伴系统）
9
    int batch;           // 一次批量分配/释放的页数
10
    struct list_head lists[MIGRATE_TYPES]; // 按迁移类型分组的页链表
11
};

1
// mm/slub.c — kmem_cache 简化版
2
struct kmem_cache {
3
    const char *name;           // 缓存名称（如 "task_struct"）
4
    unsigned int size;          // 对象大小（含对齐填充）
5
    unsigned int object_size;   // 对象原始大小
6
    unsigned int offset;        // freelist 指针在对象内的偏移
7
    unsigned int objs_per_slab; // 每个 slab 中的对象数
8
    unsigned int order;         // slab 占用的页帧阶数
9

10
    struct kmem_cache_cpu __percpu *cpu_slab; // Per-CPU slab 缓存
11
    struct kmem_cache_node *node[MAX_NUMNODES]; // NUMA 节点 partial slab 链表
12
};

1
kmalloc-8    kmalloc-16    kmalloc-32    kmalloc-64
2
kmalloc-96   kmalloc-128   kmalloc-192   kmalloc-256
3
kmalloc-512  kmalloc-1k    kmalloc-2k    kmalloc-4k    kmalloc-8k

1
// 创建专用缓存
2
struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size,
3
                                      unsigned int align, slab_flags_t flags,
4
                                      void (*ctor)(void *));
5
// 从专用缓存分配
6
void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t flags);
7
// 释放到专用缓存
8
void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *objp);
9
// 销毁专用缓存
10
void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s);

1
# 查看 Slab 缓存信息
2
cat /proc/slabinfo
3
# 或使用更友好的 slabtop 工具
4
slabtop -o
5
# 输出示例：
6
#  OBJS ACTIVE  USE OBJ SIZE  SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
7
# 12345  10000  80%    0.19K    617       20      9872K dentry
8
#  8765   7000  79%    0.62K    876       10     14016K inode_cache
9
#  5432   4000  73%    9.22K   5432        1     86912K task_struct

1
min = managed_pages * (min_free_kbytes / 1024)  // 可通过 /proc/sys/vm/min_free_kbytes 调整
2
low = min * 5 / 4
3
high = min * 3 / 2

1
# 查看当前 min_free_kbytes 设置
2
cat /proc/sys/vm/min_free_kbytes
3
# 典型值：67584（约 66 MB）
4

5
# 查看 Zone 水位线
6
cat /proc/zoneinfo | grep -E "Node|zone|min|low|high|free"

1
# 查看内存回收统计
2
cat /proc/vmstat | grep -E "pgscan|pgsteal|kswapd"
3
# pgscan_kswapd_dma      0
4
# pgscan_kswapd_normal   12345
5
# pgscan_direct_normal   0          # 直接回收次数，理想值为 0
6
# kswapd_inodesteal      678

1
# 查看规整统计
2
cat /proc/vmstat | grep compact
3
# compact_migrate_scanned  12345
4
# compact_free_scanned     67890
5
# compact_isolated         4567
6
# compact_stall            12      # 触发规整的次数
7
# compact_fail             0       # 规整失败的次数
8
# compact_success          12      # 规整成功的次数

1
// mm/oom_kill.c — oom_badness() 简化逻辑
2
long oom_badness(struct task_struct *p, unsigned long totalpages) {
3
    long points;
4
    points = get_mm_rss(p->mm) +          // RSS（驻留集大小）
5
             get_mm_counter(p->mm, MM_SWAPENTS) +  // 交换区使用量
6
             mm_pgtables_bytes(p->mm) / PAGE_SIZE;  // 页表占用
7

8
    // 根据进程的 oom_score_adj 进行调整（-1000 ~ 1000）
9
    // oom_score_adj = -1000 表示"永不杀死"
10
    // oom_score_adj = 1000 表示"优先杀死"
11
    return points;
12
}

1
# 查看进程的 OOM 分数
2
cat /proc/$$/oom_score
3
# 调整 OOM 权重（保护关键进程）
4
echo -1000 > /proc/<pid>/oom_score_adj   # 永不杀死
5
echo 1000  > /proc/<pid>/oom_score_adj   # 优先杀死
6

7
# 查看最近的 OOM 事件
8
dmesg | grep -i "out of memory"
9
# 或查看内核日志
10
journalctl -k | grep -i "oom-kill"

1
# 查看 Zone 详细信息（水位线、空闲页数、伙伴系统状态）
2
cat /proc/zoneinfo
3

4
# 重点关注以下字段：
5
# - pages free:     当前空闲页数
6
# - min / low / high: 三条水位线
7
# - managed:        伙伴系统管理的页数
8
# - nr_free_pages:  空闲页数

1
# 查看各阶空闲块数量
2
cat /proc/buddyinfo
3

4
# 解读示例：
5
# Node 0, zone  Normal   512  256  128   64   32   16    8    4    2    1    0
6
#                       order: 0    1    2    3    4    5    6    7    8    9   10
7
# 含义：order=0 有 512 个 1 页空闲块，order=1 有 256 个 2 页空闲块...
8
# 如果高阶（order ≥ 5）空闲块很少，说明碎片化较严重

1
# 查看 Slab 缓存汇总
2
cat /proc/slabinfo
3

4
# 使用 slabtop 实时监控（按大小排序）
5
slabtop -o -s c   # 按缓存大小排序
6

7
# 关注占用最大的缓存：
8
# - dentry:        目录项缓存
9
# - inode_cache:   inode 缓存
10
# - task_struct:   进程描述符
11
# - kmalloc-*:     通用分配器缓存
12

13
# 手动回收可回收的 Slab 缓存
14
echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 释放 dentry 和 inode 缓存
15
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches    # 释放页缓存 + dentry + inode
16
# 注意：生产环境慎用！仅用于调试

1
# 查看系统内存概览
2
cat /proc/meminfo
3

4
# 关键字段解读：
5
# MemTotal:        总物理内存
6
# MemFree:         空闲内存（未使用）
7
# MemAvailable:    可用内存（含可回收的缓存）
8
# Buffers:         块设备缓冲区
9
# Cached:          页缓存大小
10
# Slab:            Slab 分配器占用的内存
11
#   SReclaimable:  可回收的 Slab（dentry/inode 缓存）
12
#   SUnreclaim:    不可回收的 Slab
13
# Mapped:          已映射到用户空间的页
14
# AnonPages:       匿名页（进程堆栈、malloc 分配）
15
# KernelStack:     内核栈占用
16

17
# 更友好的工具
18
free -h
19
vmstat 1 5          # 每秒刷新，共 5 次

1
# 查看 kswapd 活动统计
2
cat /proc/vmstat | grep -E "kswapd|pgscan|pgsteal|compact"
3

4
# 关键指标：
5
# kswapd_steal:        kswapd 回收的页数
6
# pgscan_kswapd_*:     kswapd 扫描的页数
7
# pgscan_direct_*:     直接回收扫描的页数（越少越好）
8
# compact_stall:       触发规整的次数
9
# compact_fail:        规整失败的次数
10

11
# 调整水位线参数
12
cat /proc/sys/vm/min_free_kbytes
13
echo 131072 > /proc/sys/vm/min_free_kbytes   # 设置为 128 MB
14

15
# 调整 Swappiness（倾向使用 swap 还是回收页缓存）
16
cat /proc/sys/vm/swappiness
17
# 值范围 0~100，默认 60
18
# 0 = 尽量不用 swap，优先回收页缓存
19
# 100 = 积极使用 swap

1
# 查看当前进程的 OOM 分数
2
cat /proc/$$/oom_score
3
cat /proc/$$/oom_score_adj
4

5
# 保护关键进程（如 SSH 守护进程）
6
echo -1000 > /proc/$(pgrep sshd)/oom_score_adj
7

8
# 使用 stress-ng 模拟内存压力（需安装）
9
stress-ng --vm 4 --vm-bytes 80% --timeout 30s
10

11
# 观察 OOM 事件
12
dmesg -w | grep -i "oom"