Linux内核 -- CGROUP子系统之内存控制组 mem_cgroup_charge函数
mem_cgroup_charge 函数解析
背景介绍
mem_cgroup_charge 是 Linux 内核中的一个函数，用于对内存控制组（Memory Control Group，简称 memcg）中的某个内存页进行“计费”（charge）。它的主要作用是确保在分配或使用内存时，该内存页的消耗能够正确地被归属到对应的内存控制组中，从而实施对内存使用的限制和控制。
内存控制组（memcg）是 Linux 内核 cgroup（控制组）子系统的一部分，用于限制、隔离和监控不同进程组的内存使用。通过 memcg，系统管理员可以对不同任务或进程组设置内存使用上限，以防止某个进程过度消耗系统内存资源。
函数作用
mem_cgroup_charge 函数用于给某个内存页打上内存控制组的“计费”标记，确保该页的内存使用会被正确记录到相应的 memcg 中。该操作可以理解为将页面的内存消耗归到具体的控制组，以便内核后续统计和限制。
函数原型
int mem_cgroup_charge(struct page *page, struct mm_struct *memcg, gfp_t gfp_mask);
参数说明
mem_cgroup_charge 函数通常接受以下参数：
- page：指向需要进行计费的内存页。
- memcg：指向目标内存控制组的指针，即需要对其计费的内存控制组。
- gfp_mask：分配内存时使用的 GFP（Get Free Pages）标志，定义了内存分配时的行为，例如是否允许阻塞、分配的内存区域等。
工作原理
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检查内存页的归属：函数首先检查该内存页是否已经归属于某个 memcg。如果已经归属并计费过，则无需重复操作。
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内存使用计费：如果该内存页没有计费，则为其计费，将内存消耗归属到目标 memcg 中。系统会根据该 memcg 的内存使用上限，判断是否允许继续分配。如果内存控制组的限制已经到达上限，可能会引发 OOM（Out of Memory）处理。
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内存限制检查：在计费过程中，
mem_cgroup_charge还会检查目标 memcg 的当前内存使用情况，确保它没有超出预先设定的内存限制。 -
错误处理：如果当前 memcg 的内存使用已经超出了允许范围，则可能返回错误，导致内存分配失败。
使用场景
mem_cgroup_charge 函数通常用于内存分配路径中，尤其是在进程试图分配新的内存页时。内核会调用该函数来检查内存控制组的使用情况，并对该页进行内存计费。常见的使用场景包括：
- 进程内存分配：当某个进程或任务尝试分配内存时，内核调用该函数将内存消耗计入对应的 memcg 中。
- 内存压力控制：通过 memcg 系统可以限制进程组的内存使用，防止某些进程过度消耗系统内存资源。
总结
mem_cgroup_charge 是 Linux 内核中用于内存控制组管理的核心函数之一。它的主要功能是确保内存页的使用能够正确归属到相应的内存控制组，并根据预先设置的内存限制，控制进程或任务的内存分配。通过内存控制组机制，系统可以有效管理不同进程组的内存使用情况，从而提高系统的稳定性和资源利用率。