当发生内存泄漏，或运行大内存的应用，导致系统的内存资源紧张时。
1、导致OOM（Out Of Memory）
2、内存回收，也就是系统释放掉可以回收的内存，比如前面的缓存和缓冲区，就属于可回收内存。在内存管理中，通常被叫做 文件页（File-backed Page）。
大部分文件页，可以直接回收。而被应用程序修改过，并且暂时没写入磁盘的数据（脏页），得先写入磁盘，然后才能进行内存释放。写入磁盘方式

  • 在应用程序中，通过系统调用 fsync，把脏页同步到磁盘中
  • 系统，由内核线程 pdflush 负责这些脏页的刷新

应用程序动态分配的堆内存，也就是内存管理中的 匿名页（Anonymous Page），也不能直接释放。

1、原理

swap 就是把一块磁盘空间或者一个本地文件，当成内存来使用。包括

  • 换出：把进程暂时不用的内存数据存储到磁盘中，并释放这些数据占用的内存
  • 换入：在进程再次访问这些内存的时候，把他们从磁盘读到内存中来

    2、衡量内存不足

    1、直接内存回收

    有新的大块内存分配需求，但剩余内存不足。系统需要回收一部分内存（如缓存），进而尽可能地满足新内存的请求。

    2、定期扫描回收

    有一个专门的 内核线程 来定期回收内存，即 kswapd0
    它定义了三个内存阈值（watermark，水位）
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    这个 页低阈值，可以通过内核选项 /proc/sys/vm/min_free_kbytes来设置。其他两个阈值，是根据这个计算的
    1. pages_low = pages_min*5/4
    2. pages_high = pages_min*3/2

    3、NUMA与SWAP

    在内存很多的情况下，也会发生 Swap，这是因为 在 NUMA 架构下，多个处理器被划分到不同 node 上，每个 node 有自己的本地存储空间。他们的内部存储空间，又分为不同的内存域（Zone）。
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    查看node情况
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    系统中只有一个 Node，也就是 Node 0 ，而且编号为 0 和 1 的两个 CPU， 都位于 Node 0 上。另外，Node 0 的内存大小为 3919 MB，剩余内存为 3017 MB。

三个内存阈值（页最小阈值、页低阈值和页高阈值），都可以通过内存域在 proc 文件系统中的接口 /proc/zoneinfo来查看。
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可以看到剩余内存远高于 页最高阈值，kswapd0 也不会回收内存。
当某个 node 内存不足时，系统会从其他 node 寻找空闲内存，也可以从本地内存中回收内存。具体模式可以通过 /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 来调整。

  • 默认的 0 ，表示既可以从其他 Node 寻找空闲内存，也可以从本地回收内存。

  • 1、2、4 都表示只回收本地内存，2 表示可以回写脏数据回收内存，4 表示可以用 Swap 方式回收内存。

    4、swappiness

  • 对文件页回收，直接回收缓存，或把脏页写会磁盘后再回收

  • 对匿名页回收，通过Swap机制，写入磁盘后释放内存

Linux 提供了一个 /proc/sys/vm/swappiness 选项，用来调整使用 Swap 的积极程度。
swappiness 的范围是 0-100，数值越大，越积极使用 Swap，也就是更倾向于回收匿名页；数值越小，越消极使用 Swap，也就是更倾向于回收文件页。
虽然 swappiness 的范围是 0-100，不过要注意，这并不是内存的百分比，而是调整 Swap 积极程度的权重，即使你把它设置成 0，当剩余内存 + 文件页小于页高阈值时，还是会发生 Swap。

5、工具

1、free

查看swap的情况
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2、sar

查看系统内存和swap的实时使用情况

  1. # 间隔1秒输出一组数据
  2. # -r表示显示内存使用情况，-S表示显示Swap使用情况
  3. sar -r -S 1

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3、/proc/zoneinfo

  1. # -d 表示高亮变化的字段
  2. # -A 表示仅显示Normal行以及之后的15行输出
  3. watch -d grep -A 15 'Normal' /proc/zoneinfo

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4、smem

可以将进程按照 swap 使用率排序显示
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5、分析

当 /proc/zoneinfo 看到剩余内存（pages_free）在一个小范围内不停地波动。当它小于页低阈值（pages_low) 时，又会突然增大到一个大于页高阈值（pages_high）的值。
再结合刚刚用 sar 看到的 刚开始，剩余内存（kbmemfree）不断减少，而缓冲区（kbbuffers）则不断增大，由此可知，剩余内存不断分配给了缓冲区。一段时间后，剩余内存已经很小，而缓冲区占用了大部分内存。这时候，Swap 的使用开始逐渐增大，缓冲区和剩余内存则只在小范围内波动。
可以推导出，剩余内存和缓冲区的波动变化，正是由于内存回收和缓存再次分配的循环往复。