第六十六章：kswapd

元婴中期

涉及内核源码：

一

林小源在内景中行走，忽然感到脚下的地面在微微震颤。

不是那种剧烈的地震——而是一种持续的、有节律的脉动，像心跳。他蹲下来，把手掌按在地面上。震动从掌心传上来，带着一种奇怪的"压力感"。

"你在做什么？"mm_struct 的声音从远处飘来。

"地面在抖。"

"那不是抖。"mm_struct 说，"那是 kswapd 在工作。"

林小源站起来，循着震动的方向望去。远处的地平线上，有一道模糊的身影在移动。那身影不高，但极其宽——像一道横亘天地的墙，在缓慢地、不可阻挡地向前推进。

他走近了一些，看清了那道身影。那是一个穿着灰色长袍的修行者，面容模糊，双眼却亮得刺眼。他每走一步，脚下就会有光点从地面浮起来，像萤火虫一样飘向天空，然后消散。

"那是——"

"页面。"mm_struct 说，"他在回收页面。"

灰袍修行者似乎听到了他们的对话，转过头来。他的眼睛不是正常的眼睛——瞳孔里有三个光圈，从外到内依次是金色、银色、铜色，像三道水位线。

"你就是 kswapd？"林小源问。

灰袍修行者没有回答。他只是伸出一只手，手掌朝下，悬在地面上方三寸的位置。林小源看到他手掌下方的地面变得透明，露出里面密密麻麻的页面——有的在发光，有的是暗的。

"他在检查页面的 Accessed 位。"mm_struct 低声道，"发光的是最近被访问过的，暗的是很久没用过的。他只回收那些暗的。"

kswapd 收回了手。他弯腰，从地面拔起一个暗淡的光点，轻轻一捏，光点碎成粉末，消散在空气中。那块地面变得空荡荡的——一个页面被回收了。

"他一直在做这件事？"林小源问。

"一直。"mm_struct 说，"从系统启动开始，直到系统关机。他不睡觉，不休息，不停顿。他是内核的守护者——专门负责在后台回收页面。"

kswapd 又拔起了一个光点。他的动作很轻，很稳，像在收割庄稼。

"但是——"mm_struct 的声音突然变得严肃，"他有自己的规矩。"

二

林小源跟着 kswapd 走了一段路，渐渐注意到了一个规律。

kswapd 并不是每时每刻都在回收。他走一段路，就停下来，仰头看看天空。天空中有什么东西在变化——三道光线，从上到下排列，像三条水平线悬在空中。

"那是什么？"

"水位线。"mm_struct 说，"内存水位。最上面那条金色的是 high，中间银色的是 low，最下面铜色的是 min。"

林小源看着那三条线。金色的线最高，几乎在天穹的顶端。银色的线在中间，铜色的线很低，快要贴到地面了。

"kswapd 看的是哪条线？"

"他看的是 low。"mm_struct 说，"当地面的空闲页面——也就是他脚下那些还亮着的光点——低于银色线的时候，他就会被唤醒，开始回收。"

林小源低头看地面。现在地面上的光点还很多，密密麻麻的，远远高于银色线的位置。kswapd 站在那里，双手垂在身侧，眼睛半闭，像是在打盹。

"他在等。"mm_struct 说，"等水位降下来。"

话音刚落，远处传来一阵嘈杂声。林小源转头望去——天边出现了一群飞行的生物，像蝗虫一样密密麻麻。它们扑向地面，每一只都叼走一个光点。

"那是——"

"进程。"mm_struct 说，"它们在分配内存。每分配一个页面，地面上就少一个光点。"

光点在飞速减少。林小源看到水位线在下降——从金色线以上，降到了金色和银色之间，继续下降。

kswapd 睁开了眼睛。他的三色瞳孔猛地亮起来。

"水位低于 low 了。"mm_struct 说，"他醒了。"

kswapd 动了。他的速度突然变得极快——不是走，是收割。双手在地面上掠过，每掠过一次，就有成片的暗淡光点被拔起、捏碎、消散。他的动作精准而高效，只回收那些没有被访问过的页面，跳过所有还在发光的。

林小源看着水位线在回升。从银色以下，慢慢回到银色，继续上升，直到接近金色线。

kswapd 停了下来。他的双手垂回身侧，眼睛重新半闭。

"回收到 high 水位，他就停了。"mm_struct 说，"然后继续等。等下一次水位低于 low。"

林小源看着那道灰色的身影。他想起了一句话——最好的守护者，不是最强大的，而是最有耐心的。

三

"如果水位降到铜色线以下呢？"林小源问。

mm_struct 没有立刻回答。

远处又来了一波进程，比刚才更多。它们疯狂地扑向地面，叼走光点的速度比 kswapd 回收的速度还快。水位线在暴跌——银色线以下，继续往下，逼近铜色线。

kswapd 在拼命回收，但他的速度跟不上。他的双手在地面上疯狂掠过，但光点减少的速度更快。

水位跌破了铜色线。

"现在怎么办？"林小源喊道。

"现在——"mm_struct 的声音变得冰冷，"kswapd 救不了了。"

林小源看到一个进程——一只特别大的飞行生物——突然停在了半空中。它想叼走一个光点，但地面上已经没有空闲的了。它的动作僵住了，像被定身术定住。

"那个进程怎么了？"

"它触发了直接回收。"mm_struct 说，"当水位低于 min，进程不能再等 kswapd 了。它必须自己回收页面——在自己的执行上下文中，同步地回收。"

林小源看到那只大鸟放下了嘴里的猎物，开始用爪子刨地面。它的动作笨拙而缓慢，和 kswapd 的精准收割完全不同。

"直接回收的代价是什么？"

"阻塞。"mm_struct 说，"进程在回收完成之前不能做任何事。它的整个执行流被卡住了。而且——"它停了一下，"如果回收不到足够的页面，进程可能会被 OOM 杀手杀死。"

林小源看着那只大鸟在拼命刨地。它的身体在抖，像是在承受巨大的压力。

"kswapd 是守护者。"mm_struct 说，"但守护者也有极限。当内存压力太大，连守护者都忙不过来的时候——进程只能靠自己。"

林小源沉默了。他看着 kswapd 和那只大鸟同时在回收页面，看着水位线艰难地回升。

"这就是内存管理的残酷之处。"mm_struct 说，"资源是有限的。不管你有多少守护者，当需求超过供给的时候——总有人要付出代价。"

---

/*
 * kswapd 的工作原理：
 *
 * 内存水位：
 *   high  — 内存充足
 *   low   — 内存紧张，唤醒 kswapd
 *   min   — 内存严重不足，直接回收
 *
 * kswapd 的工作流程：
 *   1. 等待内存水位低于 low
 *   2. 被唤醒
 *   3. 回收页面直到水位回到 high
 *   4. 继续等待
 *
 * 直接回收 (direct reclaim)：
 *   当内存严重不足时，进程自己回收页面
 *   不等待 kswapd
 *   可能导致进程阻塞
 */

enum watermarks {
    WMARK_MIN,
    WMARK_LOW,
    WMARK_HIGH,
};

struct zone {
    const char *name;
    int free_pages;
    int watermarks[3];
};

int should_wakeup(struct zone *z) {
    return z->free_pages <= z->watermarks[WMARK_LOW];
}

int reclaim_pages(struct zone *z, int nr) {
    z->free_pages += nr;
    return nr;
}

printf("=== kswapd — 内存回收的守护者 ===\n\n");

struct zone z = {
    .name = "Normal",
    .free_pages = 50,
    .watermarks = { 20, 50, 100 },  /* min, low, high */
};

printf("内存水位：\n");
printf("  high: %d 页\n", z.watermarks[WMARK_HIGH]);
printf("  low:  %d 页\n", z.watermarks[WMARK_LOW]);
printf("  min:  %d 页\n", z.watermarks[WMARK_MIN]);
printf("  当前: %d 页\n\n", z.free_pages);

/* 模拟内存压力 */
printf("--- 内存压力增加 ---\n");
z.free_pages = 45;
printf("  当前: %d 页\n", z.free_pages);
printf("  低于 low 阈值? %s\n\n",
       should_wakeup(&z) ? "是 → 唤醒 kswapd" : "否");

/* kswapd 回收页面 */
if (should_wakeup(&z)) {
    printf("[kswapd] 被唤醒，开始回收页面\n");
    int reclaimed = reclaim_pages(&z, 30);
    printf("[kswapd] 回收了 %d 页\n", reclaimed);
    printf("[kswapd] 当前: %d 页\n", z.free_pages);
    printf("[kswapd] 达到 high 阈值? %s\n\n",
           z.free_pages >= z.watermarks[WMARK_HIGH] ? "是 → 继续等待" : "否 → 继续回收");
}

/* 直接回收 */
printf("--- 直接回收 ---\n");
z.free_pages = 15;
printf("  当前: %d 页\n", z.free_pages);
printf("  低于 min 阈值? %s\n",
       z.free_pages <= z.watermarks[WMARK_MIN] ? "是 → 直接回收" : "否");
if (z.free_pages <= z.watermarks[WMARK_MIN]) {
    printf("  [direct reclaim] 进程自己回收页面\n");
    printf("  可能导致进程阻塞\n");
}

printf("\n--- kswapd vs 直接回收 ---\n");
printf("kswapd:\n");
printf("  - 后台运行，不阻塞进程\n");
printf("  - 在内存水位低于 low 时唤醒\n");
printf("  - 回收到 high 水位后继续等待\n\n");
printf("直接回收:\n");
printf("  - 前台运行，阻塞进程\n");
printf("  - 在内存水位低于 min 时触发\n");
printf("  - 紧急情况下的回收\n");

---

道藏笔记

内核启示

kswapd 是内核的交换守护进程。

内存水位：

• high — 内存充足
• low — 内存紧张，唤醒 kswapd
• min — 内存严重不足，直接回收

kswapd 的工作流程：

1. 等待内存水位低于 low
2. 被唤醒
3. 回收页面直到水位回到 high
4. 继续等待

直接回收（direct reclaim）：

• 当内存水位低于 min 时触发
• 进程自己回收页面
• 可能导致进程阻塞

kswapd 是内存的"守护者"——在后台默默回收页面，避免直接回收的阻塞。

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破关试炼

kswapd 之试

空闲页面低于 low 水位时，本章中被唤醒去后台回收页面的守护者是谁？

答对后才能继续滑动和进入下一章。

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