OpenShift中进程内存分配难题：启用透明巨大页面解决内存泄漏

OpenShift 中内存管理难题：不断增加的内存分配

问题

在 OpenShift 环境中运行单一进程时，我们会遇到一个奇怪的现象：该进程会持续分配内存，直到达到其 POD 上限，导致进程重新启动。乍一看，这似乎是内存泄漏的问题。然而，当我们在物理内存受限的 Linux 服务器上运行相同的进程时，操作系统会在接近限制时自动释放未使用的页面，从而使内存消耗保持稳定。

OpenShift 中的差异

在 OpenShift 中，情况却并非如此。由于支持机器的内存高于 YAML 文件中定义的机器内存，因此在操作系统开始重新组织内存之前，该进程便会达到定义的限制。此外，没有其他正在运行的进程可能导致操作系统降低主进程的内存用量。

解决尝试

除了达到物理限制之外，我们尝试了以下方法来解决问题：

• ulimit -m 或 ulimit -v ：限制用户可用的内存，但第一个方法被忽略，而第二个方法不会触发释放未使用的页面，而只是在达到虚拟内存限制时杀死进程。
• cgroups ：控制进程组的资源使用，但在 OpenShift 终端中无法使用 cgexec 命令。

透明巨大页面 (THP)

经过一番研究，我们发现 Linux 内核中的透明巨大页面 (THP) 功能可以解决我们的问题。THP 将多个连续的 4KB 页面合并成单个巨大的页面，从而减少了页面表项 (PTE) 的数量，并提高了内存利用率。

实施 THP

要启用 THP，请按照以下步骤操作：

1. 在 /etc/grub.conf 文件中添加内核参数：transparent_hugepage=always。
2. 更新 GRUB 配置：grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg。
3. 重启系统：reboot。

启用 THP 后，当进程分配大量连续内存时，Linux 内核会自动将这些页面转换为巨大页面。这将减少 PTE 的数量，从而降低内存开销，并可能解决进程不断分配内存的问题。

注意点

值得注意的是，THP 不适用于所有应用程序。某些应用程序可能无法有效利用巨大页面，甚至可能出现性能问题。因此，在启用 THP 之前，请确保应用程序与巨大页面兼容。

结论

通过启用透明巨大页面，我们成功解决了 OpenShift 中进程不断增加内存分配的问题。THP 减少了页面表项的数量，提高了内存利用率，从而使进程能够更有效地利用可用内存。

常见问题解答

1. 为什么在 OpenShift 中不会自动释放未使用的内存？

答：由于 OpenShift 中的支持机器具有比 YAML 定义的机器更多的内存，因此在操作系统开始重新组织内存之前，进程会达到定义的限制。

2. THP 如何解决内存分配问题？

答：THP 将多个连续的 4KB 页面合并成单个巨大的页面，从而减少了页面表项 (PTE) 的数量，并提高了内存利用率。这使得进程能够更有效地利用可用内存。

3. 是否所有应用程序都与 THP 兼容？

答：否，某些应用程序可能无法有效利用巨大页面，甚至可能出现性能问题。在启用 THP 之前，请确保应用程序与巨大页面兼容。

4. 如何检查 THP 的状态？

答：可以使用 grep Huge /proc/meminfo 命令检查 THP 的状态。

5. THP 有其他好处吗？

答：除了降低内存开销外，THP 还可能提高性能，因为访问巨大页面比访问许多小页面更有效率。