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Linux 限制内存使用量：Linux 内存调优之限制进程、系统级别内存使用量

我看远山，远山悲悯

写在前面

+

  • 理解不足小伙伴帮忙指正 :),生活加油

我看远山，远山悲悯

持续分享技术干货，感兴趣小伙伴可以关注下 ^_^

限制内存使用量

在 systemd 的 drop-in 文件文件[Service]段里面定义 MemoryLimit 参考就可以限制你的程序所使用的内存，单位可以是K，M，G或T。

这里看一个以临时服务的方式运行 /bin/bash命令的Demo ， 并将其标准输入、标准输出、标准错误连接到当前的 TTY 设备上：

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$ systemd-run  -p  MemoryLimit=5M  -p CPUShares=100 --unit=bash-limit   --slice=bash-test -t /bin/bash
Running as unit bash-limit.service.
Press ^] three times within 1s to disconnect TTY.

在生成的 bash Service 中我们可以运行交互命令，查看当前 Service 的单元文件

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/]
└─$ systemctl cat bash-limit.service
# /run/systemd/system/bash-limit.service
# Transient stub

# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-CPUShares.conf
[Service]
CPUShares=100
# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-Description.conf
[Unit]
Description=/bin/bash
# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-Environment.conf
[Service]
Environment="TERM=xterm-256color"
# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-ExecStart.conf
[Service]
ExecStart=
ExecStart=@/bin/bash "/bin/bash"
# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-MemoryLimit.conf
[Service]
MemoryLimit=5242880
# /run/systemd/system/bash-limit.service.d/50-Slice.conf
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

通过 systemctl status bash-limit.service 我们可以看到cgroup的相关信息

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/]
└─$ systemctl status bash-limit.service
● bash-limit.service - /bin/bash
   Loaded: loaded (/run/systemd/system/bash-limit.service; static; vendor preset: disabled)
  Drop-In: /run/systemd/system/bash-limit.service.d
           └─50-CPUShares.conf, 50-Description.conf, 50-Environment.conf, 50-ExecStart.conf, 50-MemoryLimit.conf, 50-Slice.conf, 50-StandardError.conf, 50-StandardInput.conf, 50-StandardOutput.conf, 50-TTYPath.conf
   Active: active (running) since 六 2022-10-29 13:40:19 CST; 31s ago
 Main PID: 136529 (bash)
   Memory: 1.7M (limit: 5.0M)
   CGroup: /bash.slice/bash-test.slice/bash-limit.service
           ├─136529 /bin/bash
           └─136607 systemctl status bash-limit.service

10月 29 13:40:19 liruilongs.github.io systemd[1]: Started /bin/bash.
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/]
└─$ bash
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/]
└─$ bash

当然上面的配置方式实际上是基于 Cgroup 来实现的，Cgroup V1 版本和 V2 版本有些区别，当前机器环境的问题，我们只看一下 V1 的版本,MemoryLimit 参数可以控制Cgroup 内存控制器的 memory.limit_in_bytes Cgroup参数。

下面为 system.slice 这个 Cgroup 分组下面 tuned Cgroup 内存相关资源限制，可以看到默认的情况下没有限制（memory.limit_in_bytes ），使用的最大值，这里的内存限制是物理内存，不是虚拟内存，配置虚拟内存可以通过 ulimit 进行会话基本的虚拟内存设置,下面是一个 Demo

仅对 ​​当前 Shell 及其子进程​​ 生效 as 虚拟地址空间限制，以 KB 为单位

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$ulimit -v 8186 # 配置 当前 ulimit 大小为 8MB
┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$ls
ls: error while loading shared libraries: libc.so.6: failed to map segment from shared object

修改 as 的大小之后，提示 ls 命令无法加载共享库 libc.so.6，并且无法从共享对象映射段

永久配置（全局或用户级）​需要修改 /etc/security/limits.conf, 感兴趣小伙伴可以看看我之前的博文,生效条件​​：用户重新登录后生效。

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# 格式：<domain>  <type>  <item>  <value>
liruilong  hard  as      819200   # Hard Limit 800MB
liruilong  soft  as      409600   # Soft Limit 400MB

也可以通过 systemd 服务配置​​,修改服务的 systemd 单元文件

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$prlimit 
RESOURCE   DESCRIPTION                               SOFT   HARD UNITS
AS         地址空间限制                            无限制 无限制 字节
CORE       最大核心文件尺寸                        无限制 无限制 字节
CPU        CPU 时间                                无限制 无限制 秒数
DATA       最大数据尺寸                            无限制 无限制 字节
FSIZE      最大文件尺寸                            无限制 无限制 字节
LOCKS      最大文件锁保持数量                      无限制 无限制 锁
MEMLOCK    最大内存锁定(locked-in-memory)地址空间   65536  65536 字节
MSGQUEUE   POSIX 消息队列中的最大字节数            819200 819200 字节
NICE       允许提升的最大 nice 优先级                   0      0 
NOFILE     打开文件的最大数量                       65535  65535 文件
NPROC      最大进程数                               29616  29616 进程
RSS        最大驻留集尺寸                          无限制 无限制 字节
RTPRIO     最大实时优先级                               0      0 
RTTIME     实时任务超时                            无限制 无限制 毫秒数
SIGPENDING 挂起(pending)信号的最大数量              29616  29616 信号
STACK      最大栈(stack)尺寸                      8388608 无限制 字节
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$prlimit --pid=1 --as
RESOURCE DESCRIPTION    SOFT   HARD UNITS
AS       地址空间限制 无限制 无限制 字节
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$
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[Service]
LimitAS=819200  # 限制虚拟内存为 800MB（单位：字节）
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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$prlimit 
RESOURCE   DESCRIPTION                               SOFT   HARD UNITS
AS         地址空间限制                            无限制 无限制 字节
CORE       最大核心文件尺寸                        无限制 无限制 字节
CPU        CPU 时间                                无限制 无限制 秒数
DATA       最大数据尺寸                            无限制 无限制 字节
FSIZE      最大文件尺寸                            无限制 无限制 字节
LOCKS      最大文件锁保持数量                      无限制 无限制 锁
MEMLOCK    最大内存锁定(locked-in-memory)地址空间   65536  65536 字节
MSGQUEUE   POSIX 消息队列中的最大字节数            819200 819200 字节
NICE       允许提升的最大 nice 优先级                   0      0 
NOFILE     打开文件的最大数量                       65535  65535 文件
NPROC      最大进程数                               29616  29616 进程
RSS        最大驻留集尺寸                          无限制 无限制 字节
RTPRIO     最大实时优先级                               0      0 
RTTIME     实时任务超时                            无限制 无限制 毫秒数
SIGPENDING 挂起(pending)信号的最大数量              29616  29616 信号
STACK      最大栈(stack)尺寸                      8388608 无限制 字节
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$prlimit --pid=1 --as
RESOURCE DESCRIPTION    SOFT   HARD UNITS
AS       地址空间限制 无限制 无限制 字节
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$# 查看 PID=1234 的虚拟内存限制
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$cat /proc/1/limits | grep "Max address space"
Max address space         unlimited            unlimited            bytes     
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl  cat tuned.service
# /usr/lib/systemd/system/tuned.service
[Unit]
Description=Dynamic System Tuning Daemon
After=systemd-sysctl.service network.target dbus.service
Requires=dbus.service polkit.service
Conflicts=cpupower.service auto-cpufreq.service tlp.service power-profiles-daemon.service
Documentation=man:tuned(8) man:tuned.conf(5) man:tuned-adm(8)

[Service]
Type=dbus
PIDFile=/run/tuned/tuned.pid
BusName=com.redhat.tuned
ExecStart=/usr/sbin/tuned -l -P
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# /usr/lib/systemd/system/tuned.service.d/50-MemoryLimit.conf
[Service]
MemoryLimit=1G
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$vim /usr/lib/systemd/system/tuned.service.d/limit-as-800.conf
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl daemon-reload
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl restart tuned.service
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$pgrep tuned
4677
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$prlimit --pid=4677 --as
RESOURCE DESCRIPTION    SOFT   HARD UNITS
AS       地址空间限制 无限制 无限制 字节
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl  cat tuned.service
# /usr/lib/systemd/system/tuned.service
[Unit]
Description=Dynamic System Tuning Daemon
After=systemd-sysctl.service network.target dbus.service
Requires=dbus.service polkit.service
Conflicts=cpupower.service auto-cpufreq.service tlp.service power-profiles-daemon.service
Documentation=man:tuned(8) man:tuned.conf(5) man:tuned-adm(8)

[Service]
Type=dbus
PIDFile=/run/tuned/tuned.pid
BusName=com.redhat.tuned
ExecStart=/usr/sbin/tuned -l -P
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# /usr/lib/systemd/system/tuned.service.d/50-MemoryLimit.conf
[Service]
MemoryLimit=1G

# /usr/lib/systemd/system/tuned.service.d/limit-as-800.conf
[Service]
LimitAS=819200  # 限制虚拟内存为 800MB（单位：字节）
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$cat /proc/1/limits 
Limit                     Soft Limit           Hard Limit           Units     
Max cpu time              unlimited            unlimited            seconds   
Max file size             unlimited            unlimited            bytes     
Max data size             unlimited            unlimited            bytes     
Max stack size            8388608              unlimited            bytes     
Max core file size        unlimited            unlimited            bytes     
Max resident set          unlimited            unlimited            bytes     
Max processes             29616                29616                processes 
Max open files            1073741816           1073741816           files     
Max locked memory         974647296            974647296            bytes     
Max address space         unlimited            unlimited            bytes     
Max file locks            unlimited            unlimited            locks     
Max pending signals       29616                29616                signals   
Max msgqueue size         819200               819200               bytes     
Max nice priority         0                    0                    
Max realtime priority     0                    0                    
Max realtime timeout      unlimited            unlimited            us        
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$

tuned 小伙伴们应该不陌生，一个开源新的系统性能优化的服务，用于一些内核参数限制

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/sys/fs/cgroup/memory/system.slice] 
└─$cat tuned.service/memory.
memory.events                       memory.kmem.tcp.failcnt             memory.memsw.failcnt                memory.qos_level
memory.events.local                 memory.kmem.tcp.limit_in_bytes      memory.memsw.limit_in_bytes         memory.soft_limit_in_bytes
memory.failcnt                      memory.kmem.tcp.max_usage_in_bytes  memory.memsw.max_usage_in_bytes     memory.stat
memory.force_empty                  memory.kmem.tcp.usage_in_bytes      memory.memsw.usage_in_bytes         memory.swappiness
memory.high                         memory.kmem.usage_in_bytes          memory.min                          memory.usage_in_bytes
memory.kmem.failcnt                 memory.limit_in_bytes               memory.move_charge_at_immigrate     memory.use_hierarchy
memory.kmem.limit_in_bytes          memory.low                          memory.numa_stat                    
memory.kmem.max_usage_in_bytes      memory.max_usage_in_bytes           memory.oom_control                  
memory.kmem.slabinfo                memory.memfs_files_info             memory.pressure_level

默认情况下，没有限制会显示最大值

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/sys/fs/cgroup/memory/system.slice] 
└─$cat tuned.service/memory.limit_in_bytes 
9223372036854771712

配置方式我们可以通过上面的方式配置，通过 service unit 文件进行限制

限定最大可用内存为 1GB，添加 MemoryLimit 设定

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$vim tuned.service

确认配置，加载配置文件，重启

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl cat tuned.service
# /usr/lib/systemd/system/tuned.service
[Unit]
Description=Dynamic System Tuning Daemon
After=systemd-sysctl.service network.target dbus.service
Requires=dbus.service polkit.service
Conflicts=cpupower.service auto-cpufreq.service tlp.service power-profiles-daemon.service
Documentation=man:tuned(8) man:tuned.conf(5) man:tuned-adm(8)

[Service]
Type=dbus
MemoryLimit=1G
PIDFile=/run/tuned/tuned.pid
BusName=com.redhat.tuned
ExecStart=/usr/sbin/tuned -l -P
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl daemon-reload
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl restart tuned.service

再次查看 Cgroup 内存相关限制参数

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$cat  /sys/fs/cgroup/memory/system.slice/tuned.service/memory.limit_in_bytes 
1073741824
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$

生产环境，更多的是通过 drop-in 的方式定义文件

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$vim  tuned.service.d/50-MemoryLimit.conf
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl daemon-reload
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl restart tuned.service
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$systemctl cat tuned.service
# /usr/lib/systemd/system/tuned.service
[Unit]
Description=Dynamic System Tuning Daemon
After=systemd-sysctl.service network.target dbus.service
Requires=dbus.service polkit.service
Conflicts=cpupower.service auto-cpufreq.service tlp.service power-profiles-daemon.service
Documentation=man:tuned(8) man:tuned.conf(5) man:tuned-adm(8)

[Service]
Type=dbus
PIDFile=/run/tuned/tuned.pid
BusName=com.redhat.tuned
ExecStart=/usr/sbin/tuned -l -P
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# /usr/lib/systemd/system/tuned.service.d/50-MemoryLimit.conf
[Service]
MemoryLimit=1G
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/lib/systemd/system] 
└─$

这里我们简单看一下，其他的 Cgroup 参数限制，部分参数在 Cgroup V2 中作了调整，感兴趣小伙伴可以看看去

核心内存限制

参数 作用
memory.limit_in_bytes 物理内存硬限制（单位：字节），超出会触发 OOM Killer。
memory.memsw.limit_in_bytes 物理内存 + swap 总限制（需内核启用 swapaccount=1）。
memory.soft_limit_in_bytes 内存软限制，系统优先回收超过此值的内存，但不会强制杀死进程。

内核内存控制

参数 作用
memory.kmem.limit_in_bytes 内核内存（如 slab、dentry 缓存）的硬限制。
memory.kmem.tcp.limit_in_bytes TCP 缓冲区内存的硬限制（如 TCP socket 发送/接收缓冲区）。

内存回收与行为控制

参数 作用
memory.force_empty 强制释放内存缓存（写入 0 触发）。
memory.swappiness 调整内存回收策略（值越高，系统越积极使用 swap）。
memory.oom_control 控制 OOM Killer 行为（0 表示启用 OOM Killer，1 表示禁用）。
memory.move_charge_at_immigrate 进程迁移时是否转移内存占用（1 表示转移）。

高级功能

参数 作用
memory.high 内存使用软限制（v1 中较少使用，v2 中更常见）。
memory.low 内存保护阈值，系统尽量避免回收低于此值的内存。
memory.pressure_level 内存压力事件通知（需配合 cgroup.event_control 使用）。

缺页异常监控

当进程访问系统没有映射物理页的虚拟内存页时，内核就会产生一个 page fault 事件。

当进程缺页事件发生在第一次访问虚拟内存时，内核会产生一个 minor page fualt，并分配新的物理内存页。minor page fault 产生的开销比较小。但是，当物理内存页丢失，并需要从硬盘中加载内存的数据信息时，内核就会产生一个 majorpage fault.

这种情况发生在，比如内核通过交互分区，将内存中的数据交换出去放到了硬盘，她就需要从硬盘中重新加载程序或库文件的代码到内存。

由于内核必须从磁盘加载页面，因此一个major fault对性能影响比较大

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┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$ps -eo pid,minflt,majflt,comm | awk '$2 > 0 && $3 > 0 {print}'
    PID MINFLT MAJFLT COMMAND
      1  55646    189 systemd
    704    959      7 systemd-journal
    719   1912      2 systemd-udevd
    892     80      3 auditd
    913    553     12 dbus-broker-lau
    915    281      4 dbus-broker
    918  15617    206 firewalld
    919    325      6 irqbalance
    921    740      5 systemd-logind
    925    166      5 chronyd
    955   1243    100 NetworkManager
    991  26090    281 /usr/sbin/httpd
    998   2683    260 php-fpm
    999    923     17 sshd
   1002   9775      7 tuned
   1006    862      3 crond
   1121   6976    225 mariadbd
   1150   2060    125 polkitd
   1213    731     24 rsyslogd
   1498    390      7 pmcd
   1518    516     11 pmdaroot
   1535    470      4 pmdaproc
   1544    410      2 pmdaxfs
   1551    447      4 pmdalinux
   1558    409      2 pmdakvm
   1872   2109      1 /usr/sbin/httpd
   1874   3701      9 /usr/sbin/httpd
   2201   2654      2 bash
   2245    678      6 sudo
   2246   3300      1 bash
   4085    541     10 htop
┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$
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┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$perf stat -e minor-faults,major-faults hostnamectl
 Static hostname: liruilongs.github.io
       Icon name: computer-vm
         Chassis: vm �
      Machine ID: 7deac2815b304f9795f9e0a8b0ae7765
         Boot ID: 5041b68a4d574df2b59289e33e85bdd5
  Virtualization: vmware
Operating System: Rocky Linux 9.4 (Blue Onyx)
     CPE OS Name: cpe:/o:rocky:rocky:9::baseos
          Kernel: Linux 5.14.0-427.20.1.el9_4.x86_64
    Architecture: x86-64
 Hardware Vendor: VMware, Inc.
  Hardware Model: VMware Virtual Platform
Firmware Version: 6.00

 Performance counter stats for 'hostnamectl':

               463      minor-faults
                 0      major-faults

       0.132397887 seconds time elapsed

       0.009642000 seconds user
       0.004471000 seconds sys


┌──[root@liruilongs.github.io]-[~]
└─$

博文部分内容参考

© 文中涉及参考链接内容版权归原作者所有，如有侵权请告知 :)

© 2018-至今 liruilonger@gmail.com, 保持署名-非商用-相同方式共享(CC BY-NC-SA 4.0)

Linux 限制内存使用量：Linux 内存调优之限制进程、系统级别内存使用量

https://liruilongs.github.io/2025/04/15/Linux-限制内存使用量：Linux-内存调优之限制进程、系统级别内存使用量/

发布于

2025-04-15

更新于

2025-04-15

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