mm5

DMA与Cache一致性

• DMA传输外设数据到内存，内存是新数据，cache中可能是老数据

• CPU写数据到内存，cache中是新数据，内存是老数据

CPU <---------> cache <---------> memory <---------> DMA <---------> 外设
                                    ^
                                    +---------------> DMA <---------> 外设

如上，此时存在DMA与Cache一致性问题，所以需要调用相关DMA API进行内存分配，才不会出现此问题。

Coherent DMA buffers，此API会关闭cache，memory与CPU直接互通，此API将从CMA获得内存

dma_alloc_coherent()
dma_free_coherent()

DMA streaming mapping，此API会开启cache，每一次读写操作都会自动同步cache与memory的内容

dma_map_sg()
dma_unmap_sg()
dma_map_single()
dma_unmap_single()

还有一些DMA自带iommu/smmu，可以分配不连续的内存，以及限制DMA的访问范围(protection)

因些dma_alloc_coheren()具体实现，有如下三种选择：

              dma_alloc_coheren()
          /           |             \
alloc_pages          cma            iommu(smmu)

cgroup

在linux读写文件时，它用于缓存文件的逻辑内容，从而加快对磁盘上映像和数据的访问

$ cat oom.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int max = -1;
    int mb = 0;
    char *buffer;
    int i;
#define SIZE 2000
    unsigned int *p = malloc(1024 * 1024 * SIZE);

    printf("malloc buffer: %p\n", p);

    for (i = 0; i < 1024 * 1024 * (SIZE/sizeof(int)); i++) {
        p[i] = 123;
        if ((i & 0xFFFFF) == 0) {
            printf("%dMB written\n", i >> 18);
            usleep(100000);
        }
    }
    pause();
    return 0;
}
$ gcc oom.c

$ swapoff -a                              ## 关闭所有swap
$ echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory ## 应用层可以随便申请内存

$ cd /sys/fs/cgroup/memory/
$ mkdir A
$ cd A
$ echo $((200*1024*1024)) > memory.limit_in_bytes ## 设置cgroup A的最大内存为200MB

$ cgexec -g memory:A ./a.out                      ## 把进程放入cgroup A执行
malloc buffer: 0x7f4d95cb6010
0MB written
4MB written
...
192MB written
196MB written
Killed

文件dirty数据的写回

• dirty_expire_centisecs

  $ ls /proc/sys/vm/dirty_expire_centisecs

  当超过dirty_expire_centisecs时间时，内核自动将dirty page从memory写回disk

• dirty_writeback_centisecs

  $ ls /proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs

• dirty_backgroup_ratio

  $ ls /proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs

  当dirty page达到dirty_backgroup_ratio时，内核自动将dirty page从memory写回disk

• dirty_ratio

  $ ls /proc/sys/vm/dirty_ratio

  当dirty page达到dirty_ratio时，内核自动将dirty page从memory写回disk，同时将应用程序暂停

  NOTE: dirty_backgroup_ratio < dirty_ratio

水位设置

1. linux memory有三个水位设置，如下：

high：空闲内存到此点，停止回收
 |
 |
low：空闲内存到此点，开始回收内存，file-backed pages and swap
 |
 |
min：空闲内存到此点，继续回收内存并且阻塞应用程序

PE_MEMALLOC：紧急内存，可以忽略内存管理的min_free_kbytes水位进行分配

$ ls /proc/sys/vm/min_free_kbytes
$ ls /proc/sys/vm/lowmem_reserve_ratio ## 修改min:low:high比例
$ ls /proc/zoneinfo

1. swappiness反映是否积极地使用swap空间

$ ls /proc/sys/vm/swappiness

• swappiness = 0

  仅在内存不足的情况下（free and file-backed pages < high water mark in a zone），使用swap空间

• swappiness = 60

  默认值

• swappiness = 100

  内存将积极的使用swap空间

• vfs_cache_pressure表示内核回收用于directory和inode_cache内存的倾向

getdelays

测量调度、I/O、swap、reclaim的延时

$ cd Documentation/accounting/getdelays.c
$ gcc getdelays.c -o getdelays
$ ./getdelays -d -c ./swap

vmstat

vmstat可以展现给定时间间隔的服务器的状态值，包括linux的CPU使用率，内存使用，虚拟内存交换情况，IO读写情况

$ vmstat 5  ##时间间隔5s

查找某关键字的命令或函数

$ apropos timer  ## 查找timer关键字