通過日常使用電腦，我們大概都知道一個機器大概的結(jié)構由CPU、內(nèi)存、硬盤以及外設構成，那么Linux服務器也一樣，從上一章內(nèi)容知道，我們平常關注的系統(tǒng)性能差不多就是這些地方，那么，我們的進程是如何在Linux上運行的呢？一、進程運行過程首先，我們的數(shù)據(jù)是存放于磁盤/NAS等存儲目錄當中，當需要使用這些數(shù)據(jù)的時候，則要將數(shù)據(jù)從磁盤中讀取出來，經(jīng)過內(nèi)存再到三級緩存，然后進入到CPU中。如下圖，數(shù)據(jù)從底部的存儲設備一步一步的被送進入到CPU中。其用于傳輸數(shù)據(jù)的方式：遠程存儲到本地二級存儲走的是網(wǎng)絡通信的方式，而本地存儲的數(shù)據(jù)進入到內(nèi)存、CPU走的是BUS總線的方式。

進程啟動以后，其數(shù)據(jù)被從磁盤中讀取到內(nèi)存里緩存，當CPU使用到它的時候，再被通過三級高速緩存送入到CPU中執(zhí)行。那么當這個進程被送入到CPU中運行，是不是就可以一個人獨占CPU資源，直到跑完為止呢？不是的，現(xiàn)代系統(tǒng)設計出了上下文切換的模式，每個進程運行的時候都會分配到了一個時間片，當這個時間片用完，那么當前正在運行的進程就會保留當前的狀態(tài)進入到緩存當中，當再次輪到該進程使用CPU的時候，才會從緩存當中被讀取出來。通過這樣反復的切換，直到進程運行結(jié)束。但是我們在使用進程時，為什么沒有進程切換的感覺呢？那是因為CPU的時間片以非常小的時間單位工作著，人們根本感受不到他的切換頻率。在Linux系統(tǒng)中存在著兩個空間，一個是用戶空間，另外一個就是內(nèi)核空間。用戶空間指的是用戶可以操作和訪問的空間，這個空間通常存放我們用戶自己寫的數(shù)據(jù)等，比如磁盤NAS就是屬于用戶空間。內(nèi)核空間就是系統(tǒng)內(nèi)核來操作的一塊空間，這塊空間里面存放系統(tǒng)內(nèi)核的函數(shù)、接口等，用戶是不能直接操作的。當程序在用戶空間下運行，我們把此時運行的程序的這種狀態(tài)稱為用戶態(tài)，而當進程執(zhí)行在內(nèi)核空間時，這種狀態(tài)稱為內(nèi)核態(tài)。要想讓程序從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，有3種方法：1.系統(tǒng)調(diào)用 （軟中斷）2.異常（硬中斷） 3.外圍設備的中斷（硬中斷）。二、進程異常會遇到什么？進程在運行過程中不是一開始就知道使用多少內(nèi)存的，在持續(xù)的運行過程中，會不斷的向系統(tǒng)申請內(nèi)存。當有應用需要讀寫磁盤數(shù)據(jù)時，由系統(tǒng)把相關數(shù)據(jù)從磁盤讀取到內(nèi)存，如果物理內(nèi)存不夠，則把內(nèi)存中的部分數(shù)據(jù)導入到磁盤，從而把磁盤的部分空間當做虛擬內(nèi)存使用，這部分被稱為swap。如果給所有應用分配足夠內(nèi)存后，物理內(nèi)存還有剩余，Linux會盡量再利用這些空閑內(nèi)存，以提高整體I/O效率，方法是把這部分剩余內(nèi)存再劃分為cache和buffer加以利用。如果某個時刻，系統(tǒng)需要更多的內(nèi)存，則會把cache部分擦除，并把buffer中的內(nèi)容寫入到磁盤中，然后把這兩部分的空間釋放給系統(tǒng)使用，但是再次讀取cache的內(nèi)容時，就需要重新從磁盤讀取數(shù)據(jù)。下圖是系統(tǒng)中存在的緩存，當系統(tǒng)需要內(nèi)存時，就會被釋放空間，然后充當內(nèi)存使用。

1） Page cache主要用來作為文件系統(tǒng)上的文件數(shù)據(jù)緩存來用，尤其是對當進程對文件有read/write操作的時候。2） Buffer cache主要是用來在系統(tǒng)對塊設備進行讀寫的時候，對塊設備進行數(shù)據(jù)緩存來使用。3） directory cacha的作用是作為目錄緩存，避免經(jīng)常訪問目錄慢。4） iNode cache則能夠加速訪問文件速度。同一系統(tǒng)內(nèi)的文件具有唯一識別碼，這個就是iNode號。查找文件的時候會先查詢該文件的iNode號，再根據(jù)iNode號定位到文件位置。一般可以理解為buffer是為了作為數(shù)據(jù)寫入磁盤時的一個緩沖地帶。把分散的寫操作集中進行，減少磁盤碎片和硬盤的反復尋道，從而提高系統(tǒng)性能。而cache經(jīng)常被用于磁盤的I/O請求上，如果多個進程都有訪問某個文件，于是該文件便被作為cache以方便下次被訪問，這樣可以提高系統(tǒng)性能。

三、當運行一個進程時系統(tǒng)內(nèi)存不夠會怎么樣？

在工作中會遇到這樣的場景：假設我的服務器就只有32G內(nèi)存，當前以及使用了28G，而現(xiàn)在需要再運行一個需要10G內(nèi)存的進程，那么會發(fā)生什么呢？

如果這個進程沒有做什么優(yōu)先級設定，那么這個進程會觸發(fā)OOM，然后被系統(tǒng)kill掉。

什么是OOM？

OOM的全稱是Out of memory Killer，叫內(nèi)存終結(jié)者。在內(nèi)存過低的情況下，OS（系統(tǒng)）會殺掉你的進程。當探測到內(nèi)存使用不足的時候，OOM會被激活，然后挑選一個進程去終結(jié)掉。選擇的目標進程使用的是一套算法，后面會說。

進程在運行過程中是怎么使用內(nèi)存的呢？Linux允許程序申請比系統(tǒng)可用內(nèi)存更多的內(nèi)存，這個機制叫做Overcommit。這樣做是處于優(yōu)化系統(tǒng)考慮，因為不是所有的程序申請了內(nèi)存就立刻使用的，當開始使用的時候，可能系統(tǒng)已經(jīng)回收了一些資源，但是當使用overcommit給的內(nèi)存時，系統(tǒng)還沒有資源的話，這個時候就會觸發(fā)OOM，然后干掉進程。

有的時候在系統(tǒng)內(nèi)存不是很充足的情況下需要運行一個重要的程序，那么該如何避免此程序被OOM干掉呢？

調(diào)整進程的oom_adj值：Linux下每個進程都有個OOM權重，在/proc/$pid/oom_adj里面，取值-17~+15，取值越高，越容易被干掉。

OOM Killer最終是通過/proc/$pid/oom_score這個值來決定哪個進程被干掉。這個值是系統(tǒng)綜合進程的內(nèi)存消耗量、CPU時間、存活時間和oom_adj計算出來的。消耗內(nèi)存越多分越高，存活時間越長分越低。總之。總的策略就是：損失最少的工作，釋放最大的內(nèi)存同時不傷及無辜的用來很大內(nèi)存的進程，并且殺掉的進程數(shù)盡量少。另外，Linux在計算進程的內(nèi)存消耗的時候，會將子進程所耗內(nèi)存的一半同時計算到父進程中，這樣子進程較多的進程就越容易被殺掉。

在Linux中如何查看是否有進程被OOM干掉了呢？

運行dmesg即可查詢到，或者到/var/log/messages中查看。從網(wǎng)上找了個OOM的圖：