問題描述

Linux服務(wù)器內(nèi)存使用量超過閾值，觸發(fā)報(bào)警。

問題排查

首先，通過free命令觀察系統(tǒng)的內(nèi)存使用情況，顯示如下：

total       used       free     shared    buffers     cached 
Mem:      24675796   24587144      88652          0     357012    1612488 
-/+ buffers/cache:   22617644    2058152 
Swap:      2096472     108224    1988248 

其中，可以看出內(nèi)存總量為24675796KB，已使用22617644KB，只剩余2058152KB。

然后，接著通過top命令，shift + M按內(nèi)存排序后，觀察系統(tǒng)中使用內(nèi)存***的進(jìn)程情況，發(fā)現(xiàn)只占用了18GB內(nèi)存，其他進(jìn)程均很小，可忽略。

因此，還有將近4GB內(nèi)存（22617644KB-18GB，約4GB）用到什么地方了呢？

進(jìn)一步，通過cat /proc/meminfo發(fā)現(xiàn)，其中有將近4GB（3688732 KB）的Slab內(nèi)存：

...... 
Mapped:          25212 kB 
Slab:          3688732 kB 
PageTables:      43524 kB 
...... 

Slab是用于存放內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩存，再通過slabtop命令查看這部分內(nèi)存的使用情況：

OBJS ACTIVE  USE OBJ SIZE  SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME 
13926348 13926348 100%    0.21K 773686       18   3494744K dentry_cache 
334040 262056  78%    0.09K   8351       40     33404K buffer_head 
151040 150537  99%    0.74K  30208        5    120832K ext3_inode_cache 

發(fā)現(xiàn)其中大部分（大約3.5GB）都是用于了dentry_cache。

問題解決

1. 修改/proc/sys/vm/drop_caches，釋放Slab占用的cache內(nèi)存空間（參考drop_caches的官方文檔）：

Writing to this will cause the kernel to drop clean caches, dentries and inodes from memory, causing that memory to become free. 
To free pagecache: 
* echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches 
To free dentries and inodes: 
* echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches 
To free pagecache, dentries and inodes: 
* echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 
As this is a non-destructive operation, and dirty objects are notfreeable, the user should run "sync" first in order to make sure allcached objects are freed. 
This tunable was added in 2.6.16. 

2. 方法1需要用戶具有root權(quán)限，如果不是root，但有sudo權(quán)限，可以通過sysctl命令進(jìn)行設(shè)置：

$sync 
$sudo sysctl -w vm.drop_caches=3 
$sudo sysctl -w vm.drop_caches=0 #recovery drop_caches 

操作后可以通過sudo sysctl -a | grep drop_caches查看是否生效。

3. 修改/proc/sys/vm/vfs_cache_pressure，調(diào)整清理inode/dentry caches的優(yōu)先級(jí)（默認(rèn)為100），LinuxInsight中有相關(guān)的解釋：

At the default value of vfs_cache_pressure = 100 the kernel will attempt to reclaim dentries and inodes at a “fair” rate with respect to pagecache and swapcache reclaim. Decreasing vfs_cache_pressure causes the kernel to prefer to retain dentry and inode caches. Increasing vfs_cache_pressure beyond 100 causes the kernel to prefer to reclaim dentries and inodes.  

具體的設(shè)置方法，可以參考方法1或者方法2均可。

參考資料

• https://www.kernel.org/doc/Documentation/sysctl/vm.txt
• http://major.io/2008/12/03/reducing-inode-and-dentry-caches-to-keep-oom-killer-at-bay/
• http://linux-mm.org/Drop_Caches

以下記錄的是進(jìn)一步排查的進(jìn)展情況。

更深層次的原因

上文排查到Linux系統(tǒng)中有大量的dentry_cache占用內(nèi)存，為什么會(huì)有如此多的dentry_cache呢？

1. 首先，弄清楚dentry_cache的概念及作用：目錄項(xiàng)高速緩存，是Linux為了提高目錄項(xiàng)對(duì)象的處理效率而設(shè)計(jì)的；它記錄了目錄項(xiàng)到inode的映射關(guān)系。因此，當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)起stat系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，就會(huì)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的dentry_cache項(xiàng)（更進(jìn)一步，如果每次stat的文件都是不存在的文件，那么總是會(huì)有大量新的dentry_cache項(xiàng)被創(chuàng)建）。

2. 當(dāng)前服務(wù)器是storm集群的節(jié)點(diǎn)，首先想到了storm相關(guān)的工作進(jìn)程，strace一下storm的worker進(jìn)程發(fā)現(xiàn)其中有非常頻繁的stat系統(tǒng)調(diào)用發(fā)生，而且stat的文件總是新的文件名：

sudo strace -fp <pid> -e trace=stat

3. 進(jìn)一步觀察到storm的worker進(jìn)程會(huì)在本地目錄下頻繁的創(chuàng)建、打開、關(guān)閉、刪除心跳文件，每秒鐘一個(gè)新的文件名：

sudo strace -fp <pid> -e trace=open,stat,close,unlink

以上就是系統(tǒng)中為何有如此多的dentry_cache的原因所在。

一個(gè)奇怪的現(xiàn)象

通過觀察/proc/meminfo發(fā)現(xiàn)，slab內(nèi)存分為兩部分：

SReclaimable // 可回收的slab
SUnreclaim // 不可回收的slab

當(dāng)時(shí)服務(wù)器的現(xiàn)狀是：slab部分占用的內(nèi)存，大部分顯示的都是SReclaimable，也就是說可以被回收的。

但是通過slabtop觀察到slab內(nèi)存中最主要的部分（dentry_cache）的OBJS幾乎都是ACTIVE的，顯示100%處于被使用狀態(tài)。

OBJS ACTIVE  USE OBJ SIZE  SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME                   
13926348 13926348 100%    0.21K 773686       18   3494744K dentry_cache
334040 262056  78%    0.09K   8351       40     33404K buffer_head
151040 150537  99%    0.74K  30208        5    120832K ext3_inode_cache

為什么顯示可回收的，但是又處于ACTIVE狀態(tài)呢？求Linux內(nèi)核達(dá)人看到后熱心解釋下：（

會(huì)不會(huì)由于是ACTIVE狀態(tài)，導(dǎo)致dcache沒有被自動(dòng)回收釋放掉呢？

讓系統(tǒng)自動(dòng)回收dcache

上一小節(jié)，我們已經(jīng)提到，服務(wù)器上大部分的slab內(nèi)存是SReclaimable可回收狀態(tài)的，那么，我們能不能交給操作系統(tǒng)讓他在某個(gè)時(shí)機(jī)自動(dòng)觸發(fā)回收操作呢？答案是肯定的。

查了一些關(guān)于Linux dcache的相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)會(huì)在到了內(nèi)存臨界閾值后，觸發(fā)kswapd內(nèi)核進(jìn)程工作才進(jìn)行釋放，這個(gè)閾值的計(jì)算方法如下：

1. 首先，grep low /proc/zoneinfo，得到如下結(jié)果：

        low      1
        low      380
        low      12067

2. 將以上3列加起來，乘以4KB，就是這個(gè)閾值，通過這個(gè)方法計(jì)算后發(fā)現(xiàn)當(dāng)前服務(wù)器的回收閾值只有48MB，因此很難看到這一現(xiàn)象，實(shí)際中可能等不到回收，操作系統(tǒng)就會(huì)hang住沒響應(yīng)了。

3. 可以通過以下方法調(diào)大這個(gè)閾值：將vm.extra_free_kbytes設(shè)置為vm.min_free_kbytes和一樣大，則/proc/zoneinfo中對(duì)應(yīng)的low閾值就會(huì)增大一倍，同時(shí)high閾值也會(huì)隨之增長(zhǎng)，以此類推。

$ sudo sysctl -a | grep free_kbytes       
vm.min_free_kbytes = 39847
vm.extra_free_kbytes = 0
$ sudo sysctl -w vm.extra_free_kbytes=836787  ######1GB

 4. 舉個(gè)例子，當(dāng)low閾值被設(shè)置為1GB的時(shí)候，當(dāng)系統(tǒng)free的內(nèi)存小于1GB時(shí)，觀察到kswapd進(jìn)程開始工作（進(jìn)程狀態(tài)從Sleeping變?yōu)镽unning），同時(shí)dcache開始被系統(tǒng)回收，直到系統(tǒng)free的內(nèi)存介于low閾值和high閾值之間，停止回收。

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/panfeng412/p/drop-caches-under-linux-system.html

 http://www.cnblogs.com/panfeng412/p/drop-caches-under-linux-system-2.html