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Linux /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 的 NUMA 页面回收行为控制

冷炫風刃

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发布时间:2026-02-21 10:07:26

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来源于php中文网

原创

zone_reclaim_mode=1 使进程更易oom,因其强制本地numa节点内回收内存,当该节点内存紧张且无法快速回收(如脏页回写慢)时,跳过跨节点分配直接触发oom killer。

linux /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 的 numa 页面回收行为控制

zone_reclaim_mode 设为 1 时,为什么进程反而更容易 OOM?

因为 zone_reclaim_mode=1 强制内核在本地 NUMA node 内回收页面,不跨 node 分配;当该 node 内存紧张、又无法快速回收足够页面(比如大量不可回收的 page cache 或脏页),分配失败就直接触发 OOM killer,跳过了本可成功的跨 node 分配路径。

  • 典型现象:Out of memory: Kill process <code>xxx (xxx) score yyy 日志频繁出现,但 free -h 显示系统总内存仍有富余
  • 适用场景:仅当明确需要避免远程内存访问延迟(如低延迟数据库实例),且已确保各 node 负载均衡、脏页能及时回写时才考虑启用
  • zone_reclaim_mode=1 不影响 slab 回收,也不触发 kswapd 全局扫描,只调用 shrink_zone() 本地收缩
  • 若启用了 vm.dirty_ratio 但磁盘写入慢,zone_reclaim_mode=1 会卡在等待脏页回写,加剧分配延迟

zone_reclaim_mode=2 和 =4 的实际行为差异在哪?

zone_reclaim_mode=2 表示“尝试回收文件页(page cache)”,zone_reclaim_mode=4 表示“尝试回收匿名页(anon pages,如堆内存)”;两者可叠加(例如 6 = 2+4),但内核对匿名页回收更保守——除非 swappiness > 0,否则 =4 几乎无效。

  • zone_reclaim_mode=2 在页面分配路径中调用 shrink_inactive_list() 扫描 inactive_file LRU,但只限当前 zone
  • zone_reclaim_mode=4 同样扫描 inactive_anon,但若 swappiness==0shrink_list() 会跳过 anon 链表,此时设为 4 等同于没设
  • 注意:zone_reclaim_mode 不改变 vm.swappiness 的全局倾向,它只是“是否允许在 zone 级别尝试回收”的开关

NUMA 环境下,zone_reclaim_mode 和 numactl --membind 的冲突表现

当进程用 numactl --membind=1 绑定到 node 1,同时 zone_reclaim_mode=1,内核会在 node 1 的每个 zone 内独立尝试回收;但如果 node 1 的某个 zone(如 DMA32)已耗尽,而其他 zone(如 Normal)仍有空闲,zone_reclaim_mode=1 不会跨 zone 补偿——它只管“当前分配请求落入的 zone”,不是整个 node。

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  • 常见错误:以为 --membind + zone_reclaim_mode=1 就能“完全隔离”,结果因 zone 碎片导致分配失败
  • 验证方法:分配大页时观察 /sys/devices/system/node/node1/meminfo 中各 zone 的 PagesFree,而非只看 MemFree
  • 若应用有明显 zone 倾向(如某些驱动固定分配 DMA32),zone_reclaim_mode=1 可能比 =0 更早触发回收,但未必提升成功率

如何安全地动态调整 zone_reclaim_mode?

运行时写入 /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 是立即生效的,但不会回滚正在执行的内存分配路径;所以切忌在高负载时从 0 改成 1,可能瞬间激增回收开销,拖慢关键进程。

  • 推荐操作顺序:先确认 vm.swappiness 合理(如 10–30),再临时设为 1 观察 /proc/vmstatpgpgin/pgpgoutpgmajfault 是否异常升高
  • 禁止在容器环境(尤其是 CRI-O / containerd 默认配置)中启用,因为 cgroup v1 的 memory controller 与 zone reclaim 存在竞争,易引发 Cannot allocate memory 错误
  • 若需长期开启,务必配合 vm.min_free_kbytes 调高(至少为物理内存的 1%),否则回收启动太晚,失去意义

真正难的是平衡:NUMA 局部性收益 vs. 回收延迟成本,而 zone_reclaim_mode 没有中间态——开或关,全看 workload 是否真的对 remote access 敏感,而不是“听说 NUMA 要调这个”。

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