Linux内核内存管理相关的配置参数

Linux内核内存管理相关的配置参数（主要位于/proc/sys/vm/目录下），用于调整内存分配、缓存管理、交换机制、OOM（内存溢出）策略等核心内存行为。以下是对每个参数的详细解释：

admin_reserve_kbytes
block_dump
compaction_proactiveness
compact_memory
compact_unevictable_allowed
dirty_background_bytes
dirty_background_ratio
dirty_bytes
dirty_expire_centisecs
dirty_ratio
dirtytime_expire_seconds
dirty_writeback_centisecs
drop_caches
extfrag_threshold
hugetlb_shm_group
laptop_mode
legacy_va_layout
lowmem_reserve_ratio
max_map_count
memory_failure_early_kill
memory_failure_recovery
min_free_kbytes
mmap_min_addr
mmap_rnd_bits
mmap_rnd_compat_bits
nr_hugepages
nr_overcommit_hugepages
oom_dump_tasks
oom_kill_allocating_task
overcommit_kbytes
overcommit_memory
overcommit_ratio
page-cluster
page_lock_unfairness
panic_on_oom
percpu_pagelist_fraction
stat_interval
stat_refresh
swappiness
user_reserve_kbytes
vfs_cache_pressure
watermark_boost_factor
watermark_scale_factor

1. 内存预留与保护相关

• admin_reserve_kbytes
  为系统管理员（root用户）预留的内存大小（单位：KB）。当系统内存紧张时，普通用户可能无法分配内存，但root仍可使用预留内存进行紧急操作（如杀进程）。

• user_reserve_kbytes
  为每个非root用户预留的内存大小（单位：KB）。防止单个用户耗尽内存导致其他用户无法操作。

2. 脏页（Dirty Page）管理

脏页指内存中已修改但尚未写入磁盘的文件数据，内核需定期将其同步到磁盘以保证数据一致性。

• dirty_background_bytes / dirty_background_ratio
  触发后台同步（pdflush/flush线程）的脏页阈值。

  • dirty_background_bytes：以字节为单位（绝对数值）。
  • dirty_background_ratio：以总内存的百分比为单位（相对比例）。
    两者同时存在时，bytes优先级更高（非0时生效）。当脏页达到此值，内核会在后台异步同步脏页，不阻塞用户进程。

• dirty_bytes / dirty_ratio
  触发强制同步的脏页阈值。

  • dirty_bytes：以字节为单位。
  • dirty_ratio：以总内存的百分比为单位。
    当脏页达到此值，用户进程的写操作会被阻塞，直到脏页同步到磁盘（避免脏页过多导致数据丢失风险）。

• dirty_expire_centisecs
  脏页在内存中停留的最长时间（单位：厘秒，1厘秒=0.01秒）。超过此时间的脏页会被标记为“过期”，下次后台同步时优先写入磁盘。

• dirtytime_expire_seconds
  针对“仅修改时间”的脏页（如仅更新文件atime/mtime，未修改内容）的过期时间（单位：秒）。用于优化仅元数据修改的场景。

• dirty_writeback_centisecs
  后台同步线程（flush）的唤醒间隔（单位：厘秒）。即使脏页未达阈值，线程也会定期唤醒检查并同步过期脏页。

3. 内存压缩与碎片管理

• compaction_proactiveness
  内存碎片整理的“主动程度”（取值0-100）。值越高，内核越倾向于提前整理内存碎片，减少分配连续大页时的失败概率（适用于需要大页的场景，如数据库）。

• compact_memory
  手动触发内存碎片整理的开关。写入1到该文件（echo 1 > /proc/sys/vm/compact_memory），内核会立即尝试合并零散内存页为连续页。

• compact_unevictable_allowed
  是否允许整理“不可驱逐”内存页（如被锁定的内存mlock()）。1表示允许，可提高碎片整理效果，但可能短暂影响锁定内存的进程。

• extfrag_threshold
  内存外部碎片的阈值（0-1000）。外部碎片指内存中有足够总空间，但无连续大页可供分配的情况。值越低，内核越容易触发碎片整理（如超过阈值则尝试压缩内存）。

4. 缓存与交换（Swap）管理

• drop_caches
  手动释放页缓存、目录项缓存（dentry）和索引节点缓存（inode）的开关。

  • 写入1：释放页缓存（文件数据缓存）。
  • 写入2：释放dentry和inode缓存。
  • 写入3：释放所有缓存。
    注意：释放缓存不会影响脏页，需先同步脏页（sync命令）再执行，避免数据丢失。

• swappiness
  内核使用交换分区（Swap）的倾向程度（取值0-100）。

  • 值越高：越倾向于将内存中的不常用数据换出到Swap，为缓存腾出空间（如100时优先用Swap）。
  • 值越低：越倾向于保留内存数据，仅在内存紧张时使用Swap（如0时尽量不换出，适用于内存充足的服务器）。

• vfs_cache_pressure
  内核回收目录项（dentry）和索引节点（inode）缓存的倾向（取值0-200）。

  • 100：默认值，按正常比例回收缓存。
  • <100：减少回收缓存的频率（更倾向保留缓存，适合文件操作频繁的场景）。

  • 100：增加回收频率（适合内存紧张，需释放缓存给应用的场景）。

5. 大页（HugePage）管理

大页用于减少TLB（内存地址转换缓存）的开销，提升需要大量连续内存的应用（如数据库、虚拟化）性能。

• nr_hugepages
  预分配的静态大页数量。大页大小由系统架构决定（如x86_64默认2MB），分配后会长期占用内存，不被内核自动回收。

• nr_overcommit_hugepages
  动态分配的大页数量（“超额提交”的大页）。当静态大页不足时，内核可临时分配此参数指定的大页，用完后可回收。

• hugetlb_shm_group
  允许使用大页共享内存（SHM_HUGETLB）的用户组ID（GID）。非该组用户无法分配大页共享内存，用于权限控制。

6. OOM（内存溢出）策略

当内存耗尽且无法回收时，内核会触发OOM killer杀死进程释放内存。

• oom_dump_tasks
  OOM发生时是否打印所有进程的内存使用信息（1=打印，0=不打印）。帮助分析哪些进程消耗内存过多。

• oom_kill_allocating_task
  OOM时是否优先杀死“触发内存分配的进程”（1=优先杀死，0=按评分选择）。减少误杀关键进程的概率（如果分配进程是“罪魁祸首”）。

• panic_on_oom
  OOM时是否触发系统panic（0=不panic，仅杀进程；1=直接panic重启；2=仅当无法杀死进程时panic）。生产环境通常设为0，避免系统直接崩溃。

• memory_failure_early_kill
  当检测到内存硬件错误（如坏页）时，是否立即杀死访问该坏页的进程（1=立即杀死，0=尝试恢复）。减少错误扩散风险。

• memory_failure_recovery
  是否开启内存硬件错误恢复机制（1=开启，尝试隔离坏页并继续运行；0=关闭，直接panic）。依赖硬件支持（如ECC内存）。

7. 内存过量使用（Overcommit）管理

Linux默认允许进程“过量申请内存”（实际使用时才分配物理内存），通过以下参数控制策略。

• overcommit_memory
  内存过量使用的策略（取值0/1/2）：

  • 0（默认）：智能判断，拒绝明显不可能的申请（如申请超过总内存+Swap的内存）。
  • 1：允许所有过量申请（适合数据库等需要预分配大量内存但实际使用少的场景）。
  • 2：严格限制，申请内存不得超过(总内存 - 已使用) + Swap * overcommit_ratio%，避免过量使用导致OOM。

• overcommit_kbytes / overcommit_ratio
  配合overcommit_memory=2使用：

  • overcommit_kbytes：允许过量申请的内存上限（字节）。
  • overcommit_ratio：允许过量申请的比例（相对于Swap大小），默认50（即允许申请Swap的50%）。

8. 其他核心参数

• min_free_kbytes
  系统始终保留的最小空闲内存（KB）。确保内核和关键进程有足够内存运行，避免内存完全耗尽。值过小可能导致系统卡顿，过大会浪费内存。

• lowmem_reserve_ratio
  针对不同内存区域（如DMA、Normal）的预留内存比例，防止某一区域内存耗尽影响其他区域（多适用于32位系统，64位系统较少调整）。

• max_map_count
  单个进程可创建的内存映射（mmap）数量上限。防止进程创建过多映射耗尽系统资源（如恶意程序）。

• mmap_min_addr
  进程通过mmap分配内存的最低地址（单位：字节）。默认非0，用于防止用户进程映射低地址内存（如NULL指针附近），避免某些漏洞攻击（如缓冲区溢出）。

• page-cluster
  交换内存时一次读取/写入的连续页数量（2^n，n为参数值）。值越高，交换效率越高（连续IO更快），但内存紧张时延迟可能增加。

• watermark_boost_factor / watermark_scale_factor
  内存水位线（Watermark）调整参数。用于动态调整内存空闲阈值，在内存紧张时提高回收力度，避免频繁触发OOM。

这些参数的默认值已适配多数场景，但可根据实际需求（如服务器、嵌入式、桌面）调整。修改时需谨慎（通过echo 值 > /proc/sys/vm/参数名临时生效），长期生效需写入/etc/sysctl.conf。