3. 内存回收机制：PFRA、LRU链表与kswapd内核线程

当系统内存压力增大时，内核必须主动回收部分页面以释放空间。这一过程由 PFRA（Page Frame Reclaiming Algorithm，页框回收算法） 主导，依托 LRU（Least Recently Used，最近最少使用）链表 对页面进行冷热分级，并由内核线程 kswapd 在后台异步触发回收。理解这三者的协作关系，是掌握 OOM Killer 触发前奏的关键。

3.1 PFRA：页框回收算法

PFRA 是内核中负责回收物理页面的核心算法。它并非一个单一函数，而是一套策略集合，决定“回收哪些页面”以及“如何回收”。PFRA 主要处理以下四类页面：

PFRA 的回收优先级遵循“先易后难”原则：优先回收代价最低的干净页，只有在干净页不足时，才会触发脏页回写或匿名页交换。

3.2 LRU 链表：页面冷热分级

PFRA 在决定回收哪些页面时，不能盲目选择。内核使用 LRU（最近最少使用）链表 来追踪每个内存区域的页面访问热度。LRU 链表将页面分为两个主要集合：

• 活跃链表（active list）：存放近期被访问过的“热”页面，回收优先级最低。
• 非活跃链表（inactive list）：存放近期未被访问的“冷”页面，回收优先级最高。

内核通过 页面访问位（PG_referenced） 和 PTE 访问位 来判断页面是否被访问。当页面在非活跃链表中被再次访问时，会被提升回活跃链表；反之，活跃链表中的页面若长时间未被访问，会被降级到非活跃链表。

3.3 kswapd 内核线程：后台回收守护者

kswapd 是内核中负责 异步内存回收 的内核线程。每个内存节点（NUMA 架构下每个 NUMA 节点）都有一个独立的 kswapd 线程。kswapd 的唤醒与睡眠由 内存水位线（watermark） 控制：

• pages_min（最低水位线）：内存极度紧缺，必须立即回收。
• pages_low（低水位线）：内存压力较大，kswapd 开始后台回收。
• pages_high（高水位线）：内存充足，kswapd 睡眠。

当空闲内存低于 pages_low 时，kswapd 被唤醒，开始扫描 LRU 链表并回收页面，直到空闲内存回升至 pages_high 以上才进入睡眠。如果 kswapd 的回收速度跟不上内存分配速度，空闲内存持续下降至 pages_min，内核将触发 直接回收（direct reclaim），此时分配进程自身同步参与回收，系统性能急剧下降。

# 查看内存水位线（单位：页，通常 4KB/页）
$ cat /proc/zoneinfo | grep -E "min|low|high"
Node 0, zone   Normal
  min      12345
  low      15431
  high     18517

# 查看 kswapd 回收统计
$ cat /proc/vmstat | grep pgscan
pgscan_kswapd 89234
pgscan_direct 1567

3.4 三者的协作关系

PFRA、LRU 链表和 kswapd 并非独立工作，而是形成一条完整的回收流水线：

1. kswapd 被唤醒：当空闲内存低于 pages_low，kswapd 开始执行回收任务。
2. kswapd 调用 PFRA：PFRA 根据当前内存压力等级，决定回收哪些类型的页面。
3. PFRA 扫描 LRU 链表：PFRA 优先扫描非活跃 LRU 链表，回收冷页面；如果回收量不足，再扫描活跃链表。
4. 页面回收与升降级：被回收的页面从 LRU 链表中移除；未被回收但被访问的页面可能在链表中升降级。
5. kswapd 睡眠：当空闲内存回升至 pages_high，kswapd 停止回收，进入睡眠状态。