为什么还有足够的内存（即“58*4096kB (C)”）可以使用时却出现“页面分配失败”？

Question

为什么还有“58*4096kB (C)”可用却出现“页面分配失败”？

你看，内核在分配 order:10 大小的内存时会抱怨（即页面分配失败：order:10）。但确实有空闲块（即“58*4096kB (C)”）。所以我认为它不应该抱怨，因为确实有足够的可用内存。

这是相关日志：

[ 2161.623563] xxxx: page allocation failure: order:10, mode:0x2084020(GFP_ATOMIC|__GFP_COMP)
[ 2161.632085] CPU: 0 PID: 179 Comm: AiApp Not tainted 4.9.56 #53
[ 2161.637947] 
Call Trace:
[<802f63f2>] dump_stack+0x1e/0x3c
[<800f6cf4>] warn_alloc+0x100/0x148
[<800f709c>] __alloc_pages_nodemask+0x2bc/0xb5c
[<801120fe>] kmalloc_order+0x26/0x48
[<80112158>] kmalloc_order_trace+0x38/0x98
[<8012c5d8>] __kmalloc+0xf4/0x12c
[<8048ac78>] alloc_ep_req+0x5c/0x98
[<8048f232>] source_sink_recv+0x2a/0xe0
[<8048f35e>] usb_sourcesink_bulk_read+0x76/0x1c8
[<8048f770>] usb_sourcesink_read+0xfc/0x2c8
[<80134d58>] __vfs_read+0x30/0x108
[<80135c14>] vfs_read+0x94/0x128
[<80136d12>] SyS_read+0x52/0xd4
[<8004a246>] csky_systemcall+0x96/0xe0
[ 2161.689204] Mem-Info:
[ 2161.691518] active_anon:3268 inactive_anon:2 isolated_anon:0
[ 2161.691518]  active_file:1271 inactive_file:89286 isolated_file:0
[ 2161.691518]  unevictable:0 dirty:343 writeback:0 unstable:0
[ 2161.691518]  slab_reclaimable:2019 slab_unreclaimable:644
[ 2161.691518]  mapped:4282 shmem:4 pagetables:59 bounce:0
[ 2161.691518]  free:62086 free_pcp:199 free_cma:60234

[ 2161.724334] Node 0 active_anon:13072kB inactive_anon:8kB active_file:5084kB inactive_file:357144kB unevictable:0kB isolated(anon):0kB isolated(file):0kB mapped:17128kB dirty:1372kB writeback:0kB shmem:16kB writeback_tmp:0kB unstable:0kB pages_scanned:0 all_unreclaimable? no

[ 2161.748626] Normal free:248344kB min:2444kB low:3052kB high:3660kB active_anon:13072kB inactive_anon:8kB active_file:5084kB inactive_file:357144kB unevictable:0kB writepending:1372kB present:1048572kB managed:734568kB mlocked:0kB slab_reclaimable:8076kB slab_unreclaimable:2576kB kernel_stack:608kB pagetables:236kB bounce:0kB free_pcp:796kB local_pcp:796kB free_cma:240936kB
[ 2161.781670] lowmem_reserve[]: 0 0 0

[ 2161.785225] Normal: 4*4kB (UEC) 3*8kB (EC) 3*16kB (UEC) 2*32kB (UE) 2*64kB (UE) 2*128kB (UE) 2*256kB (EC) 1*512kB (E) 3*1024kB (UEC) 3*2048kB (UEC) 58*4096kB (C) = 248344kB
90573 total pagecache pages

[ 2161.803526] 262143 pages RAM
[ 2161.806410] 0 pages HighMem/MovableOnly
[ 2161.810264] 78501 pages reserved
[ 2161.813509] 90112 pages cma reserved

Answer 1

您没有提供太多信息，\n比如发生这种情况的条件是什么，\n您运行的是哪个系统（Linux、Android...）等等。

\n

无论如何，你可以开始微调你的内核。\xc2\xa0\n你可以使用vm.min_free_kbytes，\n它告诉内核在所有情况下保持这些内存空闲（单位是 KiB）\n。

\n

来自kernel.org 文档（“/proc/sys/vm/* 的文档”）：

\n

\n

最小可用千字节数：

\n

这用于强制 Linux VM 保持最少\n千字节数^*空闲。\xc2\xa0 VM 使用此\xc2\xa0number 来计算\nwatermark\xe2\x80\x8a[ WMARK_MIN] 值，用于每个 lowmem 区域\xc2\xa0\n每个 lowmem 区域根据其大小按比例获取一些保留的空闲页面。

\n

需要一些最小量的内存来满足PF_MEMALLOC\nallocations；如果您将其设置为低于 1024\xe2\x80\x8aKB ^**，\n您的系统将变得微妙地损坏，并且在高负载下容易出现死锁。

\n

设置得太高会立即导致机器 OOM。

\n

\n

要永久更改此设置，您可以执行以下操作（降低到 16\xe2\x80\xafMiB）：

\n

echo "vm.min_free_kbytes=16384" >> /etc/sysctl.conf\n

\n

要尝试并测试一切是否正常，\n您可以仅针对\xc2\xa0当前会话更改它：

\n

sysctl -w vm.min_free_kbytes=16384\n

\n

该信息的来源是kernel.org 文档。

\n\n

您的问题是，为什么当您有可用内存\n\xe2\x80\x93 时，即使您有比上面指定的更多的可用内存，也会出现页面错误？

\n

如果您的可用内存超过指定的限制vm.min_free_kbytes，\n那么答案很可能是内存碎片\n（您可能还有其他内存碎片，例如有故障的内存模块）。

\n

详细信息如下：

\n

order:10 位间接告诉您请求了多少页。\xc2\xa0\n这样的顺序被认为是高阶的，因为它实际上请求 2 ¹⁰ (2^10)，\n即 1024\xc2\xa0pages 或 4096\xe2 \x80\xafKiB 连续内存！

\n\n

这些mode是传递给内核内存分配器的标志。\xc2\xa0\n您有一个mode:0x2084020\xe2\x80\x8a(GFP_ATOMIC|__GFP_COMP)\n\xe2\x80\x93 内核模式分配器（标志）。\xc2\xa0\n对于这个分配器，您需要了解一些内核源代码知识.\xc2\xa0\nTo\xc2\xa0 详细解释你的标志。

\n

旗帜GFP_ATOMIC：

\n

\n

该GFP_ATOMIC标志指示内存分配器永远不会阻塞。\xc2\xa0\n在无法睡眠的情况下使用此标志\xe2\x80\x8a\xe2\x80\x94\xe2\x80\x8a，它必须保持\natomic\xe2\ x80\x8a\xe2\x80\x94\xe2\x80\x8a例如中断处理程序、下半部分和进程上下文\n持有锁的代码。\xc2\xa0\n因为内核无法阻止分配\n和\xc2\xa0try为了释放足够的内存来\xc2\xa0满足\xc2\xa0请求，\n分配指定的成功GFP_ATOMIC机会比不这样做的\n要小。\xc2\xa0 尽管如此，如果您当前的\n上下文无法休眠，它是你唯一的选择。\xe2\x80\x83\xe2\x80\xa6

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\n

旗帜__GFP_COMP：

\n

\n

复合页面元数据

\n

\n

来自 include/linux/gfp.h （参见source\xe2\x80\xaf1、source\xe2\x80\xaf2）。

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\n

该页框属于扩展页

\n

\n\n

这就回到了所需内存的大小。\xc2\xa0\n扩展页面允许您拥有 4\xe2\x80\xafMiB 页框，而不仅仅是 4\xe2\x80\xafKiB。\xc2\xa0\n推荐阅读：\xc2\xa0 Linux 内核书籍和\xc2\xa0优秀文章：\n Kernel\xc2\xa0Korner - 在内核中分配内存以获取更多信息。

\n

正如您所看到的，您正在请求 4096\xe2\x80\xafKiB 的非阻塞分配，\n分配必须保持原子性；您无法阻止分配\n和\xc2\xa0尝试释放内存（连续）。\xc2\xa0 因此分配失败。

\n

标志可以在 \n 中找到include/linux/gfp.h（请参阅source\xe2\x80\xaf1、source\xe2\x80\xaf2）。

\n

编辑\xe2\x80\x93内核版本4.9

\n

这是内核版本 4.9 的重要信息。\xc2\xa0\n在这个确切的内核版本 (4.9) 上存在回归\n这导致根本不使用 SWAP \xe2\x80\x93 OOM 但没有使用交换（内核.org）。

\n

修复它的推荐方法是将内核升级到至少 4.10.8。\xc2\xa0\n此版本及更高版本应该修复此错误\n\xe2\x80\x93 更多OOM 但没有使用交换（Red\xe2\ x80\xafHat)

\n

__________________
\n ^* \xe2\x80\x8a\xe2\x80\x8a 大概它们的意思是千字节。
\n ^**大概他们的意思是 KiB。

\n