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深入理解Linux内核内存回收逻辑和算法(LRU)

发布网友 发布时间:2024-10-02 16:41

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热心网友 时间:2024-10-24 01:02

Linux内核的内存回收机制主要依赖于LRU链表,由active链表和inactive链表组成,它们决定着页面的活跃状态和回收策略。活跃页面常被访问,位于active链表,而不太活跃的页面则在inactive链表。页面在链表间的移动并非频繁,根据访问频率,LRU算法决定页面的活跃状态,最近最少使用的页面会被移到inactive链表尾部。Linux通过PG_active和PG_referenced标志判断页面活跃程度,结合定时器机制,确保即使长时间未被访问的页面也会被正确处理。

在内核结构`struct zone()`中,这两个链表及相关字段起关键作用,通过自旋锁实现并发访问的同步。Linux引入LRU缓存,以减少锁竞争,提高性能。当页面需要添加到链表时,先放入pagevec结构,满了再批量添加。LRU缓存和关键函数如`lru_cache_add()`、`lru_cache_add_active()`确保了操作的高效进行。

PFRA处理多种内存来源,遵循策略性释放原则。页面回收过程由内存不足事件和后台进程kswapd触发,涉及`try_to_free_pages()`、`balance_pgdat()`等函数。`shrink_zones()`和`shrink_slab()`等函数负责回收内存,尤其是`shrink_zone()`是核心函数,负责从active链表移动页面并回收inactive链表中不活跃的页面。

总结来说,Linux内核通过LRU链表、标志位、LRU缓存以及各种函数,实现了内存的高效管理和回收,保证了系统的稳定性和性能。内核中的具体实现细节和交换机制会在后续深入探讨。
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