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大量脏页但 iostat 看不出哪个盘特别忙的 anon page / page cache 分析

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-28 18:43:02

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来源于php中文网

原创

iostat 看不到脏页刷盘热点,因其指标是块设备层聚合值,而脏页回写可能被拆分、延迟、走不同路径(如 swapfile)、受 cgroup 限制或 SSD 特性掩盖;需结合 vmstat、perf、bpftrace 等工具定位真实源头。

大量脏页但 iostat 看不出哪个盘特别忙的 anon page / page cache 分析

为什么 iostat 看不到脏页刷盘热点

iostat 显示的 %utilawait 是块设备层的聚合指标,而脏页回写(尤其是 anon 页面 swap 和 page cache 回写)可能被内核拆成小 IO、合并延迟、或走不同路径(比如 swapfile vs swap partition、direct reclaim vs kswapd、writeback throttling),导致 IO 分散到多个设备或被 buffer 层掩盖。更关键的是:脏页不一定立刻触发磁盘 IO —— 它们可能卡在 writeback 队列里等 dirty_ratio 触发,或被 vm.dirty_background_ratio 延迟处理。

  • vm.dirty_background_ratiovm.dirty_ratio 设置偏高时,脏页堆积但无实际 IO 流出
  • 使用 swapfile(而非 swap partition)时,回写走普通文件路径,iostat 无法区分是应用写文件还是内核写 swap
  • 启用 memcg 时,脏页限制和回写由 cgroup 控制,全局 iostat 不反映 per-cgroup 压力
  • SSD 或 NVMe 上 await 极低,%util 失去参考意义 —— 即便每秒刷 2GB 脏页,也可能显示 %util

定位 anon page 刷 swap 的真实源头

不要只盯 swapon -s/proc/swaps,得看谁在触发 try_to_unmapswap_writepage。优先检查:

  • cat /proc/vmstat | grep -E "(pgpgin|pgpgout|pswpin|pswpout)" 对比 pswpout(换出页数)是否持续上涨,确认 anon 刷盘真实发生
  • /sys/kernel/debug/tracing/events/vmscan/mm_vmscan_kswapd_sleepmm_vmscan_direct_reclaim_begin 跟踪回收触发源
  • 运行 perf record -e 'sched:sched_process_exit,kmem:mm_page_alloc,swap:swap_writepage' -g -- sleep 30,再用 perf script | grep -A5 swap_writepage 看调用 —— 常见源头是 shrink_inactive_listtry_to_unmapswap_writepage
  • 若用 cgroup v2,检查 /sys/fs/cgroup/memory.max/sys/fs/cgroup/memory.stat 中的 swap.internalpgpgout,确认是否某个容器内存超限被迫 swap

page cache 脏页不落地的隐蔽原因

大量 dirty page cache 却没看到对应磁盘写入,常见于以下情况:

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  • 挂载选项含 noatime,nodiratime,relatime 不影响,但 barrier=0commit=60(ext4)会显著拉长回写间隔
  • vm.dirty_expire_centisecs 设为 30000(5 分钟)时,脏页可滞留很久才被 writeback 线程处理
  • 使用 XFS 且启用了 logbsize + logbufs,日志提交延迟掩盖了数据写入节奏
  • 进程调用 sync_file_range()posix_fadvise(..., POSIX_FADV_DONTNEED) 主动丢弃 page cache,但未触发 writeback —— 此时 /proc/meminfoDirty 不变,但 Writeback 可能突增
  • 检查 /proc/sys/vm/block_dump(已废弃,仅用于老内核)或用 bpftrace -e 'kprobe:balance_dirty_pages: { printf("dirty=%d writeback=%d\n", @dirty, @writeback); }' 抓实时决策点

快速验证当前脏页压力是否真实影响性能

别依赖 free -hDirty 字段 —— 它只是快照。要看动态行为:

  • 执行 echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches 后立刻 watch -n1 'cat /proc/meminfo | grep -E "(Dirty|Writeback|Reclaimable)"',观察 Writeback 是否飙升并长时间不降 —— 这说明回写线程卡住或磁盘响应慢
  • 对比 cat /proc/pressure/memorysomefull 的 10s/60s/300s 值:若 full 持续 > 10%,说明进程因内存回收(含 swap 写入)被直接 throttle
  • iotop -oPa 查看 COMMAND 列是否出现 [kswapd0][ksmd] 占用高 IO%,这是最直接的脏页压力信号
  • 注意 /proc/sys/vm/compact_unevictable_allowed 若为 1,内存碎片整理可能阻塞 page reclaim,间接拖慢 dirty page 回收

真正难的不是看到脏页,而是判断它是否正在变成瓶颈 —— 很多时候 Dirty 高但系统平稳,因为内核把压力消化在 background writeback 里;而另一些时候 Dirty 才 200MB,却因 SSD 限速或 swapfile 文件锁争用,让 kswapd 卡在 submit_bio,这时 iostat 依然安静。

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