注：本文分析基于3.10.0-693.el7内核版本，即CentOS 7.4

1、关于drop_caches

通常在内存不足时，我们习惯通过echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 的方式手动清理系统缓存，

[root@localhost  ~]# free -mtotal        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7822        3436        2068          40        2317        3997
Swap:             0           0           0
[root@localhost  ~]# echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
[root@localhost ~]# free -mtotal        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           7822        3433        4036          40         352        4037
Swap:             0           0           0

对于数字3的含义，我们可以通过内核文档了解其具体含义，

To free pagecache: echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free reclaimable slab objects (includes dentries and inodes): echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
To free slab objects and pagecache: echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

2、释放pagecache

在之前我们知道当内存低于某个阈值时，会触发脏页回写，提交回写work到对应BDI设备上，由BDI writebacke进程回写脏页释放内存。这和drop_caches中的echo 1类似，都是释放脏页，因此其最后路径是一致的。

int drop_caches_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
{int ret;ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);if (ret)return ret;if (write) {static int stfu;// echo 1 > drop_cachesif (sysctl_drop_caches & 1) {iterate_supers(drop_pagecache_sb, NULL);count_vm_event(DROP_PAGECACHE);}// echo 2 > drop_cachesif (sysctl_drop_caches & 2) {drop_slab();count_vm_event(DROP_SLAB);}if (!stfu) {pr_info("%s (%d): drop_caches: %d\n",current->comm, task_pid_nr(current),sysctl_drop_caches);}//置位，否则就一直在回收了stfu |= sysctl_drop_caches & 4;}return 0;
}

可见，echo 1时，会调用drop_pagecache_sb去释放pagecache，我们继续往下查，

drop_pagecache_sb ->iput ->iput_final->write_inode_now -> #提交writeback_control，立即回写writeback_single_inode ->__writeback_single_inode ->do_writepages #调用对应文件系统的writepage写回磁盘

在BDI回写里，一开始提交的是wb_writeback_work，等到实际要执行回写操作时，都会转换为writeback_control，再去执行回写。

因此，echo 1的操作就是，遍历每个超级块，调用drop_pagecache_sb，drop_pagecache_sb中会遍历该超级块所有的inode，对其关联的pagecache进行回写。与BDI不同的是，该操作是立马执行，不需要等待周期执行或者inode过期。

3、释放slab cache

而对于echo 2的情况，就比较复杂一点，

static void drop_slab(void)
{int nr_objects;struct shrink_control shrink = {.gfp_mask = GFP_KERNEL,};//上次回收缓存数量高于10，就再进行一次回收//这个条件其实挺苛刻的，回收后整个系统空闲slab不会超过10do {nr_objects = shrink_slab(&shrink, 1000, 1000);} while (nr_objects > 10);
}unsigned long shrink_slab(struct shrink_control *shrink,unsigned long nr_pages_scanned,unsigned long lru_pages)
{struct shrinker *shrinker;unsigned long ret = 0;...//遍历系统中所有的shrinker，回收各个slab管理区的空闲缓存list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {unsigned long long delta;long total_scan;long max_pass;int shrink_ret = 0;long nr;long new_nr;//获取批处理数量，默认每次回收128，对于超级块而言是1024long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch: SHRINK_BATCH;//获取该slab管理区可回收的缓存数量max_pass = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink, 0);if (max_pass <= 0)continue;nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_in_batch, 0);total_scan = nr;//计算该slab管理区此次缓存回收额度，一堆操作//针对手动释放缓存的场景，基本上是两倍的max_pass，也就是尽可能去释放//对于kswap或其他路径上，不会超过一倍的max_passdelta = (4 * nr_pages_scanned) / shrinker->seeks;delta *= max_pass;do_div(delta, lru_pages + 1);total_scan += delta;if (total_scan < 0) {printk(KERN_ERR "shrink_slab: %pF negative objects to ""delete nr=%ld\n",shrinker->shrink, total_scan);total_scan = max_pass;}//如果delta偏小，意味着系统中inactive的缓存偏少，我们回收的额度也不能设置太大if (delta < max_pass / 4)total_scan = min(total_scan, max_pass / 2);//控制回收总额上限，避免死循环if (total_scan > max_pass * 2)total_scan = max_pass * 2;trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrink, nr,nr_pages_scanned, lru_pages,max_pass, delta, total_scan);//循环回收缓存while (total_scan >= batch_size) {int nr_before;//记录处理前缓存数量nr_before = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink, 0);//回收后缓存数量shrink_ret = do_shrinker_shrink(shrinker, shrink,batch_size);if (shrink_ret == -1)break;//统计此次回收的缓存数量if (shrink_ret < nr_before)ret += nr_before - shrink_ret;count_vm_events(SLABS_SCANNED, batch_size);//减少扫描总额total_scan -= batch_size;cond_resched();}//如果剩下的额度不够一个batch_size，留着下次使用，记录在nr_in_batchif (total_scan > 0)new_nr = atomic_long_add_return(total_scan,&shrinker->nr_in_batch);elsenew_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_in_batch);trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, shrink_ret, nr, new_nr);}up_read(&shrinker_rwsem);
out:cond_resched();return ret;
}

空闲slab缓存计算和回收都是在do_shrinker_shrink完成，它其实调用的是一个函数指针，不同slab管理区有自己定义的shrink函数，第三个入参nr_to_scan为0时，是计算空闲slab缓存；不为空时，表示扫描和回收缓存的数量。

static inline int do_shrinker_shrink(struct shrinker *shrinker,struct shrink_control *sc,unsigned long nr_to_scan)
{int objects;sc->nr_to_scan = nr_to_scan;objects = (*shrinker->shrink)(shrinker, sc);if (objects < -1)return INT_MAX;return objects;
}

总的来说，drop_slab就是调用每个slab管理区定义的shrink函数，先计算出可回收的slab缓存数量，然后确定扫描数量，最后调用shrink函数执行缓存扫描和回收。

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vm内核参数之缓存回收drop_caches

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