Linux 系统中的内存管理：pp (页面置换)309

在 Linux 系统中，虚拟内存管理对于高效使用系统资源至关重要。虚拟内存允许应用程序访问比物理内存更多的数据，通过将不经常访问的页面换出到磁盘来实现。页面置换策略对于管理虚拟内存至关重要，pp (页面置换) 在其中扮演着关键角色。

pp 的工作原理

pp 是 Linux 内核中用于决定何时将页面换出到磁盘的页面置换算法。它基于以下原则：最近最少使用 (LRU) 页面最有可能在短期内不被访问，因此成为置换候选者。

pp 维护了一个称为 LRU 链表的页面列表。链表被分为三个部分：* 活动列表：包含最近访问的页面。
* 非活动列表：包含已访问但一段时间未访问的页面。
* 回收列表：包含未使用一段时间的页面。

当需要置换页面时，pp 从回收列表中选择一个候选页面。如果回收列表为空，它会将非活动列表中的页面移至回收列表。如果非活动列表也为空，则系统会选择活动列表中的一个页面。

页面置换策略

pp 支持多种页面置换策略，每种策略都有自己独特的优势和劣势：* LRU： 简单的 LRU 策略总是会置换 LRU 链表中最早的页面。它简单易于实现，但对突发性工作负载效果不佳。
* 2Q： 2Q 策略将页面分为两类：频繁访问的页面（即 2 区）和不频繁访问的页面（即 Q 区）。它优先置换 Q 区中的页面，以防止频繁使用的页面被意外置换。
* LFU： 最不经常使用 (LFU) 策略跟踪每个页面的访问频率。它置换访问次数最少的页面。LFU 对于处理工作集大小不断变化的应用程序很有用。
* CLOCK： CLOCK 策略将页面视为一个循环队列。它有一个指针，随着时间的推移而移动。当需要置换页面时，指针指向的页面会成为候选页面。CLOCK 可以避免 LRU 策略的某些问题，例如页面游览问题。

pp 的配置

pp 通过以下内核参数进行配置：* ： 0 到 100 之间的数字，指定内核将页面换出到磁盘的积极程度。较高的值表示更积极的换出。
* vm.min_free_kbytes： 内核在触发换出之前尝试保持的最小可用内存量。
* -cluster： 指定内核一次性置换的页面数量。
* vm.dirty_background_ratio： 指定内核在后台将脏页面写入磁盘之前所允许的脏页面数量的百分比。
* vm.dirty_ratio： 指定内核在触发刷写操作以将脏页面写入磁盘之前所允许的脏页面数量的百分比。

优化 pp 性能

以下是优化 pp 性能的一些技巧：* 使用合适的页面置换策略。
* 根据工作负载调整 。
* 设置合适的 vm.min_free_kbytes 值。
* 使用 -cluster 减少换出开销。
* 调整 vm.dirty_background_ratio 和 vm.dirty_ratio 以平衡性能和数据一致性。

2025-01-20

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