Golang程序启动占用超大虚拟内空间，导致Linux内存分配失败（关于overcommit_memory）

2022-09-09 10:12:19

问题现象：

（1）设备接入BBC（集中管理平台，会占用很大的虚拟内存空间）用top查看到系统free还有100多MB，此时启动golang程序会出现 out of memory.

（2）设备不接入BBC，用top查看到系统free还有100多MB，此时启动golang程序成功（启动后的golang会占用10MB的物理内存）

疑问：

为什么free值差不多，并且剩余的值远大于golang程序启动需要的值，还会出现out of memory呢？

猜测：

（1）是否是系统要预留了一部分内存，启动BBC之后再启动golang程序会导致剩余内存小于系统预留值，而导致分配内存失败呢？

验证：

用C语言写一个需要申请10MB物理内存的程序，看是否能否在设备接入BBC之后再启动。

结果：

能够启动。说明golang程序启动不了跟申请的物理内存大小无关。

（2） golang程序启动时会占用超大虚拟内存空间，是否跟系统的虚拟内存分配策略有关？

验证：系统虚拟内存分配策略跟overcommit_memory有关，原先设备的值为0，限制修改overcommit_memory的值，把值从0改为1.

结果：

设备接入BBC之后还能启动golang程序。说明golang程序启动不了跟设备系统的虚拟内存分配策略有关。

分析：

关于overcommit_memory说明：

取值为0，系统在为应用程序分配虚拟地址空间时，会判断当前申请的虚拟地址空间大小是否超过剩余内存大小。如果超过，则虚拟地址空间分配失败。因此，也就是如果进程本身占用的虚拟地址空间比较大或者剩余内存比较小时，fork、malloc等调用可能会失败。

取值为1，系统在为应用程序分配虚拟空间时，完全不进行限制，这种情况下，避免了fork可能产生的失败，但由于malloc是先分配虚拟地址空间，在内存不足的情况下，这相当于完全屏蔽了应用程序对系统内存状态的感知，即malloc总是能成功，一旦内存不足，会引起系统OOM杀进程，应用程序对于这种后果是无法预测的。

取值为2，则是根据系统内存状态确定了虚拟内存地址空间的上限，由于很多情况下，进程的虚拟地址空间占用远大于其实际占用的物理内存，这样一旦内存使用量上去以后，对于一些动态产生的进程（需要复制父进程地址空间）则很容易创建失败，如果业务过程没有过多的这种动态申请内存或者创建子进程，则影响不大，否在会产生比较大的影响。

相应代码：
1.	int __vm_enough_memory(struct mm_struct *mm, long pages, int cap_sys_admin)
2.	{
3.	    unsigned long free, allowed;
4.	
5.	    vm_acct_memory(pages);
6.	
7.	    /*
8.	     * Sometimes we want to use more memory than we have
9.	     */
10.	    if (sysctl_overcommit_memory == OVERCOMMIT_ALWAYS) //overcommit_memory=1，直接返回成功，不做任何限制。
11.	        return 0;
12.	
13.	    if (sysctl_overcommit_memory == OVERCOMMIT_GUESS) { //overcommit_memory=0，启发式方式，根据当前系统中空闲内存状况来决定是否可以分配内存。
14.	        unsigned long n;
15.	
16.	        free = global_page_state(NR_FILE_PAGES);
17.	        free += nr_swap_pages;
18.	
19.	        /*
20.	         * Any slabs which are created with the
21.	         * SLAB_RECLAIM_ACCOUNT flag claim to have contents
22.	         * which are reclaimable, under pressure. The dentry
23.	         * cache and most inode caches should fall into this
24.	         */
25.	        free += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE);
26.	
27.	        /*
28.	         * Leave the last 3% for root
29.	         */
30.	        if (!cap_sys_admin)
31.	            free -= free / 32; //root用户可以在free更少(3%)的时候，分配内存。
32.	
33.	        if (free > pages) // pages为需要分配的内存大小，free为根据一定规则算出来的“空闲内存大小”，第一次free仅为NR_FILE_PAGES+NR_SLAB_RECLAIMABLE，由于直接或者系统中“实际空闲”内存代价比较大，所以进行分阶判断，提高效率。
34.	            return 0;
35.	
36.	        /*
37.	         * nr_free_pages() is very expensive on large systems,
38.	         * only call if we're about to fail.
39.	         */
40.	        n = nr_free_pages(); //当第一次判断不满足内存分配条件时，再进行“实际空闲”内存的获取操作。
41.	
42.	        /*
43.	         * Leave reserved pages. The pages are not for anonymous pages.
44.	         */
45.	        if (n <= totalreserve_pages)
46.	            goto error;
47.	        else
48.	            n -= totalreserve_pages;
49.	
50.	        /*
51.	         * Leave the last 3% for root
52.	         */
53.	        if (!cap_sys_admin)
54.	            n -= n / 32;
55.	        free += n;
56.	
57.	        if (free > pages)
58.	            return 0;
59.	
60.	        goto error;
61.	    }
62.	
63.	    allowed = (totalram_pages - hugetlb_total_pages()) //当overcommit_memory=2时，根据系统中虚拟地址空间的总量来进行限制。
64.	         * sysctl_overcommit_ratio / 100;
65.	    /*
66.	     * Leave the last 3% for root
67.	     */
68.	    if (!cap_sys_admin)
69.	        allowed -= allowed / 32;
70.	    allowed += total_swap_pages;
71.	
72.	    /* Don't let a single process grow too big:
73.	     leave 3% of the size of this process for other processes */
74.	    if (mm)
75.	        allowed -= mm->total_vm / 32;
76.	
77.	    if (percpu_counter_read_positive(&vm_committed_as) < allowed)
78.	        return 0;
79.	error:
80.	    vm_unacct_memory(pages);
81.	
82.	    return -ENOMEM;
83.	}

综上：

最后把设备的overcommit_memory改为1，理由是：

（1）如果overcommit_memory为0的话, overcommit_ratio不启用的。

（2）如果overcommit_memory为2的话，因为程序占用的虚拟内存是远大于物理内存的，我们也无法在事前估算程序所占的虚拟内存，如果提前设置好一个值，那么还是会出现内存有剩余但是out of memory，那么本质的问题还是未能解决。

码农公寓

相关文章