源码基于：Linux5.4

0. 前言

在 页面回收简介和 kswapd详解(1)一文中简单列举了Linux 内核中触发页面回收的机制，详细剖析了 kswapd 内核线程的初始化和唤醒过程，了解了唤醒 kswapd 内核线程的 3 种方式。

图1 是直接内存回收唤醒 kswapd 的大致流程。

在 kswapd详解(2) 一文中详细地剖析了唤醒 kswapd 内核线程后，线程核心处理函数 kswapd() 的执行过程和注意点。

图2 是唤醒kswapd 和 kswapd() 处理的大致流程。

在 shrink_node 详解 一文中详细地剖析了内存回收的核心函数 shrink_node() 的处理过程，并详细分析以节点为单位的回收函数 shrink_lruvec() 和可回收页面数量的 get_scan_count()。

图3 是shrink_node() 处理的大致流程。

在 shrink_list 详解(1)一文中，继续前一篇博文 shrink_node 详解，详细地剖析了内存回收重要两个函数之一 shrink_active_list() 的处理过程和回收过程。

图4 是 shrink_active_list() 处理的大致流程。

在 shrink_list 详解(2) 一文中，继续前一篇博文 shrink_list 详解(1)，详细地剖析内存回收的另一个重要函数 shrink_inactive_list() 的处理过程和内存回收过程。

图5 是shrink_inactive_list() 处理的大致流程。

本文在之前的基础上对内存回收过程进行总结，简单描述各个处理时期的注意点。

1. 唤醒kswapd的3种方式

• 出现内存碎片时唤醒 kswapd
• 内存严重短缺时唤醒 kswapd
• 直接回收内存中唤醒 kswapd

第 1 种出现在快速分配内存时，如果在当前的 migrate type 中没有找到空闲内存转而去其他 migrate type 偷页面时，我们认为出现了内存外碎片化，需要根据需要唤醒 kswapd 进行内存规整。详细可以查看：buddy 系统分配器之快速分配(3)

第 2 种出现在慢速分配内存时，进入此种场景时说明内存已经出现了紧缺，通过唤醒 kswapd 来内存规整，此时并不会阻塞等待 kswapd 的完成，而是继续做其他的尝试。

第 3 种出现还是慢速分配时，此时通过规整和kswapd 后台规整还没有获取有效内存，那么会进入直接内存回收 __alloc_pages_direct_reclaim()，这里再次唤醒 kswapd，并设定等待队列 pfmemalloc_wait 等待kswapd 的完成。详细过程见下图。

在 allow_direct_reclaim() 函数中等待 kswapd，直至回收完成。

2. kswapd 执行过程

注意，

• kswapd 初始化时设置的线程 flags；
• kswapd_try_to_sleep() 不一定能够睡眠成功， 如果无法睡眠成功，会继续进入下一次的balance_pgdat() 函数进行页面回收；
• scan_control.nr 基本是在 shrink_inactive_list() 中统计；
• 内存回收之前确认是否对匿名页进行老化；
• kswpad 内存回收的核心函数是 kswapd_shrink_node()；

3. shrink_node 执行过程

注意，

• sc->may_deactivate、sc->cache_trim_mode、sc->file_is_tiny 控制内存回收方向的变量都是在这里确定的；

• inactive_is_low() 来确定 inactive list 中页面是否比较少，与active list 是保持一定的比例；

• 内存回收是两个核心函数  shrink_lruvec() 和 shrink_slab()；

• 回收完成后，为下一轮扫描设定的属性也是在本函数中；
• should_continue_reclaim() 来确定是否继续回收；

4. shrink_active_list 执行过程

注意，

• 在kswapd 内核线程回收内存之前 ，会确认是否需要对匿名页进行老化，此时也是通过shrink_active_list；
• lru_add_drain() 会将pagevec 回归到 LRU list 中，准备回收；
• isolate_lru_pages() 是扫描、回收页面的关键函数，将所有需要的页面进行隔离；
• page_referenced() 用以确定页面被引用的次数，在shrink_inactive_list() 中page_check_references() 时也会调用；
• move_pages_to_lru() 是分派页面的处理函数，将不同的page 放置到不同的list 中，没有引用的page 会被回收到 buddy 中；
• free_unref_page_list() 用以释放页面，详细看：buddy 系统分配器之页面释放

5. shrink_inactive_list 执行过程

注意，

• too_many_isolated() 针对直接内存回收，确认隔离页是否过多；
• shrink_page_list() 是shrink_inactive_list() 核心处理函数；
• page_check_references() 是二次机会法的核心check 函数；
• 通过 shrink_inactive_list() 可以确认匿名页或文件页的详细回收过程；
• 隔离时，都会给page->refcount 加1，为了防止并发释放，当然后面都会相应地减 1。详细查看 shrink_active_list() 第 2.5 节；

6. 页面回收总流程

其实，在 LRU 第二次机会法一文中，已经提前说明 LRU 经典算法，后面也是在这个LRU 经典算法中演变出 LRU 第二次机会法。

本图是总结了LRU 算法中页面回收的流程，详细可以查看：shrink_inactive_list()一文。