深入浅出内存管理--对于watermark的理解

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经过前面文章的介绍，每个内存管理区都有一个数组watermark，内核中定义了三个watermark来表示当前系统剩余的空闲内存。

WMARK_MIN,
WMARK_LOW,
WMARK_HIGH,

watermark

• high
  当剩余内存在high以上时，系统认为当前内存使用压力不大。
• low
  当剩余内存降低到low时，系统就认为内存已经不足了，会触发kswapd内核线程进行内存回收处理
• min
  当剩余内存在min以下时，则系统内存压力非常大。一般情况下min以下的内存是不会被分配的，min以下的内存默认是保留给特殊用途使用，属于保留的页框，用于原子的内存请求操作。
  比如：当我们在中断上下文申请或者在不允许睡眠的地方申请内存时，可以采用标志GFP_ATOMIC来分配内存，此时才会允许我们使用保留在min水位以下的内存。

对页面回收的影响

• kswapd周期回收机制
  从上面对三种水位的介绍，high水位时内存很充足，内核不用特意做回收的动作，那么它存在的意义是什么呢？
  实际上，当内存降低到low watermark时，内核线程kswapd开始进行回收页面，但回收页面要回收到什么程度为止呢？这时high watermark存在的意义就体现出来了，当kswapd回收页面发现此时内存终于达到了high水位，那么系统认为内存已经不再紧张了，所以将会停止进一步的操作。
• 内存紧缺直接回收机制
  如果内存达到或者低于min watermark时，会触发内核直接回收操作(direct reclaim)

水位的设定

水位的设定与系统保留内存的数量有关，存放在min_free_kbytes中，它在内核初始化时设置，取决于直接映射区物理内存的数量。

min_free_kbytes = $\sqrt{16*直接映射区内存size}$（KB）

每个管理区（zone）中的min watermark是与min_free_kbytes有关的。

比如：
我使用的平台上，直接映射区上有两个管理区：ZONE_DMA/ZONE_NORMAL，那么他们中的min水位就是按照大小比例来分配的。两个管理区的min watermark相加应该等于min_free_kbytes。通过系统节点/proc/sys/vm/min_free_kbytes也可以看到系统总的保留物理内存大小。

计算得到min watermark后，再根据min的大小分别算出每个zone的low和high水位标记。
计算方法：

low = min × 5 / 4;
high = min × 3 / 2;