通過(guò)日常使用電腦，我們大概都知道一個(gè)機(jī)器大概的結(jié)構(gòu)由CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)以及外設(shè)構(gòu)成，那么Linux服務(wù)器也一樣，從上一章內(nèi)容知道，我們平常關(guān)注的系統(tǒng)性能差不多就是這些地方，那么，我們的進(jìn)程是如何在Linux上運(yùn)行的呢？一、進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程首先，我們的數(shù)據(jù)是存放于磁盤(pán)/NAS等存儲(chǔ)目錄當(dāng)中，當(dāng)需要使用這些數(shù)據(jù)的時(shí)候，則要將數(shù)據(jù)從磁盤(pán)中讀取出來(lái)，經(jīng)過(guò)內(nèi)存再到三級(jí)緩存，然后進(jìn)入到CPU中。如下圖，數(shù)據(jù)從底部的存儲(chǔ)設(shè)備一步一步的被送進(jìn)入到CPU中。其用于傳輸數(shù)據(jù)的方式：遠(yuǎn)程存儲(chǔ)到本地二級(jí)存儲(chǔ)走的是網(wǎng)絡(luò)通信的方式，而本地存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)入到內(nèi)存、CPU走的是BUS總線的方式。

進(jìn)程啟動(dòng)以后，其數(shù)據(jù)被從磁盤(pán)中讀取到內(nèi)存里緩存，當(dāng)CPU使用到它的時(shí)候，再被通過(guò)三級(jí)高速緩存送入到CPU中執(zhí)行。那么當(dāng)這個(gè)進(jìn)程被送入到CPU中運(yùn)行，是不是就可以一個(gè)人獨(dú)占CPU資源，直到跑完為止呢？不是的，現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)出了上下文切換的模式，每個(gè)進(jìn)程運(yùn)行的時(shí)候都會(huì)分配到了一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)這個(gè)時(shí)間片用完，那么當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程就會(huì)保留當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)入到緩存當(dāng)中，當(dāng)再次輪到該進(jìn)程使用CPU的時(shí)候，才會(huì)從緩存當(dāng)中被讀取出來(lái)。通過(guò)這樣反復(fù)的切換，直到進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束。但是我們?cè)谑褂眠M(jìn)程時(shí)，為什么沒(méi)有進(jìn)程切換的感覺(jué)呢？那是因?yàn)镃PU的時(shí)間片以非常小的時(shí)間單位工作著，人們根本感受不到他的切換頻率。在Linux系統(tǒng)中存在著兩個(gè)空間，一個(gè)是用戶空間，另外一個(gè)就是內(nèi)核空間。用戶空間指的是用戶可以操作和訪問(wèn)的空間，這個(gè)空間通常存放我們用戶自己寫(xiě)的數(shù)據(jù)等，比如磁盤(pán)NAS就是屬于用戶空間。內(nèi)核空間就是系統(tǒng)內(nèi)核來(lái)操作的一塊空間，這塊空間里面存放系統(tǒng)內(nèi)核的函數(shù)、接口等，用戶是不能直接操作的。當(dāng)程序在用戶空間下運(yùn)行，我們把此時(shí)運(yùn)行的程序的這種狀態(tài)稱為用戶態(tài)，而當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行在內(nèi)核空間時(shí)，這種狀態(tài)稱為內(nèi)核態(tài)。要想讓程序從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，有3種方法：1.系統(tǒng)調(diào)用 （軟中斷）2.異常（硬中斷） 3.外圍設(shè)備的中斷（硬中斷）。二、進(jìn)程異常會(huì)遇到什么？進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中不是一開(kāi)始就知道使用多少內(nèi)存的，在持續(xù)的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)不斷的向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存。當(dāng)有應(yīng)用需要讀寫(xiě)磁盤(pán)數(shù)據(jù)時(shí)，由系統(tǒng)把相關(guān)數(shù)據(jù)從磁盤(pán)讀取到內(nèi)存，如果物理內(nèi)存不夠，則把內(nèi)存中的部分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入到磁盤(pán)，從而把磁盤(pán)的部分空間當(dāng)做虛擬內(nèi)存使用，這部分被稱為swap。如果給所有應(yīng)用分配足夠內(nèi)存后，物理內(nèi)存還有剩余，Linux會(huì)盡量再利用這些空閑內(nèi)存，以提高整體I/O效率，方法是把這部分剩余內(nèi)存再劃分為cache和buffer加以利用。如果某個(gè)時(shí)刻，系統(tǒng)需要更多的內(nèi)存，則會(huì)把cache部分擦除，并把buffer中的內(nèi)容寫(xiě)入到磁盤(pán)中，然后把這兩部分的空間釋放給系統(tǒng)使用，但是再次讀取cache的內(nèi)容時(shí)，就需要重新從磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)。下圖是系統(tǒng)中存在的緩存，當(dāng)系統(tǒng)需要內(nèi)存時(shí)，就會(huì)被釋放空間，然后充當(dāng)內(nèi)存使用。

1） Page cache主要用來(lái)作為文件系統(tǒng)上的文件數(shù)據(jù)緩存來(lái)用，尤其是對(duì)當(dāng)進(jìn)程對(duì)文件有read/write操作的時(shí)候。2） Buffer cache主要是用來(lái)在系統(tǒng)對(duì)塊設(shè)備進(jìn)行讀寫(xiě)的時(shí)候，對(duì)塊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存來(lái)使用。3） directory cacha的作用是作為目錄緩存，避免經(jīng)常訪問(wèn)目錄慢。4） iNode cache則能夠加速訪問(wèn)文件速度。同一系統(tǒng)內(nèi)的文件具有唯一識(shí)別碼，這個(gè)就是iNode號(hào)。查找文件的時(shí)候會(huì)先查詢?cè)撐募膇Node號(hào)，再根據(jù)iNode號(hào)定位到文件位置。一般可以理解為buffer是為了作為數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)時(shí)的一個(gè)緩沖地帶。把分散的寫(xiě)操作集中進(jìn)行，減少磁盤(pán)碎片和硬盤(pán)的反復(fù)尋道，從而提高系統(tǒng)性能。而cache經(jīng)常被用于磁盤(pán)的I/O請(qǐng)求上，如果多個(gè)進(jìn)程都有訪問(wèn)某個(gè)文件，于是該文件便被作為cache以方便下次被訪問(wèn)，這樣可以提高系統(tǒng)性能。

三、當(dāng)運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程時(shí)系統(tǒng)內(nèi)存不夠會(huì)怎么樣？

在工作中會(huì)遇到這樣的場(chǎng)景：假設(shè)我的服務(wù)器就只有32G內(nèi)存，當(dāng)前以及使用了28G，而現(xiàn)在需要再運(yùn)行一個(gè)需要10G內(nèi)存的進(jìn)程，那么會(huì)發(fā)生什么呢？

如果這個(gè)進(jìn)程沒(méi)有做什么優(yōu)先級(jí)設(shè)定，那么這個(gè)進(jìn)程會(huì)觸發(fā)OOM，然后被系統(tǒng)kill掉。

什么是OOM？

OOM的全稱是Out of memory Killer，叫內(nèi)存終結(jié)者。在內(nèi)存過(guò)低的情況下，OS（系統(tǒng)）會(huì)殺掉你的進(jìn)程。當(dāng)探測(cè)到內(nèi)存使用不足的時(shí)候，OOM會(huì)被激活，然后挑選一個(gè)進(jìn)程去終結(jié)掉。選擇的目標(biāo)進(jìn)程使用的是一套算法，后面會(huì)說(shuō)。

進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中是怎么使用內(nèi)存的呢？Linux允許程序申請(qǐng)比系統(tǒng)可用內(nèi)存更多的內(nèi)存，這個(gè)機(jī)制叫做Overcommit。這樣做是處于優(yōu)化系統(tǒng)考慮，因?yàn)椴皇撬械某绦蛏暾?qǐng)了內(nèi)存就立刻使用的，當(dāng)開(kāi)始使用的時(shí)候，可能系統(tǒng)已經(jīng)回收了一些資源，但是當(dāng)使用overcommit給的內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)還沒(méi)有資源的話，這個(gè)時(shí)候就會(huì)觸發(fā)OOM，然后干掉進(jìn)程。

有的時(shí)候在系統(tǒng)內(nèi)存不是很充足的情況下需要運(yùn)行一個(gè)重要的程序，那么該如何避免此程序被OOM干掉呢？

調(diào)整進(jìn)程的oom_adj值：Linux下每個(gè)進(jìn)程都有個(gè)OOM權(quán)重，在/proc/$pid/oom_adj里面，取值-17~+15，取值越高，越容易被干掉。

OOM Killer最終是通過(guò)/proc/$pid/oom_score這個(gè)值來(lái)決定哪個(gè)進(jìn)程被干掉。這個(gè)值是系統(tǒng)綜合進(jìn)程的內(nèi)存消耗量、CPU時(shí)間、存活時(shí)間和oom_adj計(jì)算出來(lái)的。消耗內(nèi)存越多分越高，存活時(shí)間越長(zhǎng)分越低。總之。總的策略就是：損失最少的工作，釋放最大的內(nèi)存同時(shí)不傷及無(wú)辜的用來(lái)很大內(nèi)存的進(jìn)程，并且殺掉的進(jìn)程數(shù)盡量少。另外，Linux在計(jì)算進(jìn)程的內(nèi)存消耗的時(shí)候，會(huì)將子進(jìn)程所耗內(nèi)存的一半同時(shí)計(jì)算到父進(jìn)程中，這樣子進(jìn)程較多的進(jìn)程就越容易被殺掉。

在Linux中如何查看是否有進(jìn)程被OOM干掉了呢？

運(yùn)行dmesg即可查詢到，或者到/var/log/messages中查看。從網(wǎng)上找了個(gè)OOM的圖：