我在服务器上遇到了一个奇怪的问题，我以前从未见过。在一台内存约为 30G 的机器上，有一个应用程序占用了约 10G（分布在数百个进程中）。随着时间的推移，操作系统开始用缓存和缓冲区填满备用内存（对于 Linux 来说，这完全正常）。我以前见过这种情况，没有任何问题，但在这台机器上，随着空闲内存量的减少，系统 CPU 在 256M 左右时会发疯（8 个 CPU 上 100% 占用，持续约 3 分钟）。我猜操作系统正在使用所有的 CPU 来重新分配内存以恢复一些可用空间。
据我了解，Linux 内存管理应该尽可能多地使用 RAM 中的可用空间进行操作系统级缓存，然后在需要时将其交给任何需要它的应用程序，从过去的经验来看，这对 CPU 来说并不是一次痛苦的经历。这种情况一直在发生。那么为什么这里会有所不同呢？
我附上了一小部分 vmstat 输出，用于相关指标（每 2 秒捕获一次）。您可以看到，当可用内存达到 ~256M 时，系统 CPU（第 14 列，从右边数第 3 个）开始变得繁忙，然后在大约 30 秒后变得非常疯狂。
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 0 293876 5022848 18797528 0 0 206 1712 20924 12845 29 9 61 1
6 0 0 285324 5022848 18797656 0 0 0 0 18795 11382 23 9 68 0
2 0 0 292320 5022848 18797916 0 0 26 2022 19933 12068 27 10 62 1
3 0 0 264492 5022848 18798196 0 0 14 0 20705 15412 30 9 61 0
3 0 0 254880 5022848 18798804 0 0 190 532 16207 9723 31 8 60 0
17 0 0 255588 5021292 18783092 0 0 24 2 13521 7471 27 42 31 0
3 0 0 288396 5020536 18771496 0 0 0 2 14277 8458 24 29 47 0
4 0 0 299560 5020180 18761296 0 0 0 448 8778 5099 21 30 49 0
2 0 0 290908 5019376 18753656 0 0 0 2 9027 5115 27 19 54 0
7 0 0 306060 5018544 18746740 0 0 38 442 8398 5134 20 17 63 0
1 0 0 317140 5018244 18744252 0 0 46 0 9707 5822 22 17 61 0
4 0 0 282268 5017748 18741836 0 0 12 2 10203 6165 26 12 62 0
1 0 0 322548 5017500 18738024 0 0 2 444 10593 6277 23 16 61 0
4 0 0 314936 5017280 18734564 0 0 6 8 9473 5680 25 15 61 0
13 0 0 316976 5017044 18731128 0 0 0 622 12481 7353 33 17 49 0
5 0 0 324952 5016908 18728552 0 0 10 222 11071 6965 22 13 65 0
2 0 0 324692 5016908 18728344 0 0 0 526 10612 6602 24 10 66 0
3 0 0 312312 5017136 18727644 0 0 156 1050 12316 7472 26 10 63 1
2 1 0 323392 5017260 18726848 0 0 66 26 11643 7152 23 13 64 0
8 1 0 318956 5017124 18723772 0 0 20 518 17042 9543 31 22 46 1
1 0 0 317816 5017124 18725428 0 0 0 2854 11704 6951 21 9 67 3
18 0 0 325136 5014492 18707212 0 0 0 32 7619 3845 16 58 27 0
46 0 0 323508 5012980 18692036 0 0 0 562 3939 917 3 92 5 0
71 0 0 299164 5009680 18675476 0 0 0 6 4696 1304 8 90 1 0
75 0 0 205364 5007744 18657228 0 0 36 340 6699 2556 18 82 0 0
75 0 0 221660 5005956 18636480 0 0 68 0 3942 943 4 95 0 0
84 0 0 223788 5004624 18618380 0 0 0 0 2843 335 3 97 1 0
44 0 0 214956 5002464 18599872 0 0 0 0 4696 1301 5 92 3 0
37 0 0 223804 4999964 18577076 0 0 0 0 3281 521 1 98 0 0
82 0 0 266888 4995768 18557264 0 0 0 1760 4595 766 4 96 1 0
91 0 0 260148 4993964 18541192 0 0 0 0 3780 866 6 94 0 0
74 0 0 279796 4990464 18524980 0 0 0 4 4096 926 4 96 0 0
44 0 0 274796 4984268 18503492 0 0 0 0 6316 2142 3 95 3 0
48 0 0 295616 4981824 18482616 0 0 0 0 2561 227 1 99 1 0
我还附上了监控工具的截图，以便更直观地展示内存的使用情况。在此图中，底部（紫色）线是 RAM 中剩余的实际可用空间，每次达到 256M 时都会导致 CPU 峰值。
顺便说一句，这台机器上的交换已被禁用（如果您无法从 vmstats 中看出来）。
- Linux 是 3.11.0，Ubuntu 13.10
- 不是 Java 应用程序，而是 PHP/Apache
答案1
我认为 CPU 只是用来扫描页表以查找要释放的帧。不过，这个数字似乎有点高，我有一个带有小页面的系统，400 GB RAM，但它并没有表现出如此戏剧性的行为。很难说根本原因是什么，但我想提出一个解决方法。启用大量大页面（通过vm.nr_hugepages）。这将大大减少页表的大小，因为大页面有 2 MiB，比小页面大 512 倍。本文介绍了类似问题的解决方案。
一个限制是大页面不可交换，但这与您的情况似乎无关。