RHEL8とRHEL9で空きメモリが少ない時のOSメモリの使い方が異なる。スワップのタイミングが違う。

Red Hat Enterprise Linux 8系とRed Hat Enterprise Linux 9系でメモリの使い方やOSスワップの挙動が異なる現象を紹介します。

8系と 9系と書いたのは、クローンOSのRocky Linux 8とRocky Linux 9、AlmaLinux 8とAlmaLinux 9なども同じ動作になるからです。

(以降、Red Hat Enterprise LinuxはRHELと記載)

RHEL8が、空きメモリがあるのにスワップする動きをして教科書通りの動作をしない場合があります。

メモリとファイルへのアクセスパターンなどにも依存しているので、他にもいろいろパターンはありそうですが、今回は一例の紹介です。

検証環境 RHEL8 , RHEL9
OSのメモリ管理
検証パターン(メモリ確保＋ファイル操作)
OSの各値を検証
RHEL8のスワップ回避方法
便利なサービスの紹介

検証環境 RHEL8 , RHEL9

クローンOSのRocky Linuxを利用しています。

・Rocky Linux 8.10 (以降はRHEL8と表記)
・Rocky Linux 9.4 (以降はRHEL9と表記)

物理メモリ64GB、スワップサイズ20GB

OSのメモリ管理

OSは以下の挙動をします。

(1)物理メモリを使用

(2)物理メモリが足りなくなったら、スワップ領域(ストレージ)を使用

(3)更にメモリが足りなくなったら、OS自体が稼働不可になるのことを防ぐために、OOMKiller（Out of Memory Killer）機構によりメモリを多く使用しているプロセスを強制停止し空きメモリを作ります

検証パターン(メモリ確保＋ファイル操作)

今回の検証では、C言語のプログラムでメモリ確保とファイルへのアクセスを行います。

Javaでも同じ現象が発生します。プログラミング言語の依存はありません。

(1)20GBのメモリを確保(malloc)して、メモリへデータを書き込む。
(2)20GBのファイルを読み込む(各プロセスが同じファイルをread)

30秒間隔で3回プログラムを実行しています。

物理メモリ64GBの環境で、20GBｘ3回＝60GBのメモリを使用し、空きメモリが少ない状態を作り出す。

以下、プログラムの動作の概略。

実行手順はこんな感じです。

#(1) 20GBのファイル作成。
dd if=/dev/urandom of=largefile.dat bs=1M count=20480

#(2) ディスクキャッシュをクリア
sudo sysctl -w vm.drop_caches=3

#(3) 20GB メモリ確保, 20GBの同一ファイルをread
# 3つ起動。　
./testpro &
sleep 30

./ testpro &
sleep 30

./ testpro &
sleep 30

データの収集と分析方法を以下の記事を参照ください。

Linux OSのプロセスのメモリ使用量とOSスワップの調査方法Linuxを利用している方なら一度は経験したことがあるかもしれません。突然パフォーマンスが低下し、システムが重くなる現象。こ...

OSの各値を検証

freeコマンドとdstatコマンドのデータで分析します。

freeコマンドの値の意味

free -h コマンドの出力値の読み方

各項目の意味

Mem:
・total: システム全体のメモリの総量
・used: 現在使用中のメモリの量
・free : 現在使用されていないメモリの量
・shared: 複数のプロセスで共有されているメモリの量
・buff/cache: バッファとキャッシュとして使用されているメモリの量
・available: 即座に使用可能なメモリの量

Swap:
スワップパーティションの状況を示します。total, used, free はそれぞれ、スワップパーティションの総量、使用量、空き容量を表す。

＜スワップ発生時の例＞