内存管理——申请超过物理内存容量的内存
在4G主存机器申请8G内存会发生什么
- 在 32 位操作系统，因为进程最大只能申请 3 GB 大小的虚拟内存，所以直接申请 8G 内存，会申请失败。
- 在 64 位操作系统，因为进程最大可以申请 128 TB 大小的虚拟内存，即使物理内存只有 4GB，申请 8G 内存也是没问题，因为申请的内存是虚拟内存。如果这块虚拟内存被访问了，要看系统有没有 Swap 分区：
- 如果没有 Swap 分区，因为物理空间不够，进程会被OOM机制杀掉
- 如果有 Swap 分区，即使物理内存只有 4GB，程序也能正常使用 8GB 的内存，进程可以正常运行
问题的关键
通过上述结论可以看出，当malloc申请的内存大小超过机器物理内存容量大小时，结果由两个关键要素决定：
- 虚拟内存空间大小
- swap机制
进程能够访问到的地址范围由虚拟地址空间大小决定，如果申请的内存大小超过这个范围，则会直接申请失败，连虚拟内存都没有分配。
如果申请的内存大小在虚拟内存范围内，则不管物理内存大小剩多少，总是能够申请成功。只不过申请的内存是虚拟内存，只有进程访问这些虚拟内存时才会使用物理内存建立映射。
如果系统没有swap分区，当物理内存使用完后，因为申请的虚拟内存比物理内存大，继续访问后续的虚拟内存时，由于物理内存没有足够的空闲页框可以使用，内核会触发OOM机制将占用内存最大的进程杀掉。
如果系统有swap分区，则当物理内存不足时，根据LRU算法，把最近最少使用的页面暂时换出磁盘里面，腾出物理内存建立新的映射，等到再次访问的时候再从磁盘中换入物理内存。因此当申请的内存比物理内存大得多时，会不断执行页面的换入换出，从而保证了进程的运行，但是相应的会影响性能，是一种时间换空间的机制。
更深层的分析
其实，上面提到的第一个关键要素虚拟内存空间大小，严格来说并不是说申请的内存大小在虚拟内存范围内就能申请成功。
实际上，当申请的内存大于物理内存大小时，能不能申请成功还受到一个内核参数影响——overcommit_memory。
这个参数在虚拟内存的运行参数目录下，可以用
ls /proc/sys/vm查看virtual memory运行参数，用cat /proc/sys/vm/overcommit_memory查看参数内容
“申请的内存大于物理内存大小”这个动作称为overcommit！
虚拟内存运行参数overcommit_memory可以设定的值包括：
#define OVERCOMMIT_GUESS 0
#define OVERCOMMIT_ALWAYS 1
#define OVERCOMMIT_NEVER 2
- 如果设定为 OVERCOMMIT_ALWAYS，表示永远允许 overcommit 这个动作。
- 如果设定为 OVERCOMMIT_NEVER ，表示系统不允许 overcommit 这个动作。
- 如果设定为 OVERCOMMIT_GUESS ，表示让内核根据当前的内存情况进行判断。
默认情况下，overcommit_memory的值设定为 OVERCOMMIT_ALWAYS，因此才会有“总是允许申请的内存超过物理内存大小”的结论。
如果是 OVERCOMMIT_NEVER 的话会有一个判断overcommit上限的标准，只要超过上限就申请失败。
另外一个 OVERCOMMIT_GUESS 情况就比较复杂，需要收集内存信息：
- 系统的free page frame
- 用户空间进程读写文件造成的page cache使用的page frame
- 进程间的share memory机制造成的shmem page frame
- swap分区上空闲的page frame
- slab对象的reclaim page
- 能让系统运行需要预留的totalreserve_pages的page frame
- admin_reserve_kbytes的free page
然后对这些内存信息进行计算，最后比对本次申请virtual memory的page数目和当前计算出来的free数据，如果在保留了足够的page frame之后，还有足够的page可以满足本次分配，那么就批准本次vm的分配。
具体可以参考文末引用文章↓
好文推荐：http://www.wowotech.net/memory_management/overcommit.html
