第81期 | 内存满了，先扔谁？

操作系统 · 2026-10-25 · 九羲科技

上一期讲完缺页，这一期讲缺页之后最难的一步：内存满了，没有空页框，新页住进来之前，先把谁请出去？

一、先进先出，越换越慢

内存满了，缺页处理就多了一步：先选一页牺牲者，腾出页框，再把新页读进来。最省事的选法是先进先出：谁先进内存，谁先走，不管它最近还在不在用。最理想的选法恰恰相反：换掉未来最久才会被用到的那一页，缺页次数最少。可它要预知未来，做不成，只能当一把标尺，拿来量别的算法离最优还有多远。

1969 年，Bélády 给出了一个反常识的例子¹：访问串 1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5，用先进先出，3 个页框要缺页 9 次，页框加到 4 个，缺页反而涨到 10 次。内存变多，表现变差。原因不玄：先进先出只认进来的先后，不认最近用没用过，多出来的页框打乱了原先的驱逐顺序，刚好把马上要用的页提前赶了出去。按最近最久未用的思路选，就不会出这种怪事：最近用过的页，大概率还会再用，这就是时间局部性。可真正的最近最久未用，要给所有页排一个全序，硬件代价太大。

折中办法是时钟算法²：把页框排成一圈，指针像钟表指针一样转。每页带一位“被引用过没有”的标记，指针指到哪页，标记是 0 就驱逐它，标记是 1 就清掉标记、指针往下走，等于再给它一次机会。1969 年 Corbató 最早描述了这套办法²。脏页还要多算一笔账：驱逐之前得先写回磁盘，干净的文件页直接丢掉就行，下次用再从文件里读回来。

Linux 走的也是这条近似路线³：页分活跃与不活跃两档，刚进来先放不活跃档，再被碰到才升到活跃档，回收先从不活跃档的尾巴上挑。没有文件 backing 的匿名页，无处可回，只能写进交换区；干净的文件页，丢掉也不丢数据。后台的 kswapd 在空闲页低于水位时就开始回收，实在来不及，申请内存的进程自己动手回收，叫直接回收。swappiness 这个旋钮，调的是回收时偏向匿名页还是文件页。回收不是扫地出门，是给下一页留白。

二、记忆的扔法，按热度扔

如果 AI 的操作系统先出现，扔东西的账本也要重写。智能体的上下文就是它手头的工作集，窗口一满，新信息进来之前，也得先决定扔哪一段：最早的对话、摘要过的旧事、还是某个工具的返回结果。PagedAttention 把分页的笔法用进了大模型 KV cache⁴：逻辑上连续的序列，物理上切成块，块可以共享、可以按需分配，驱逐与复用那套账，在显存里重算了一遍。MemGPT 更进一步，把上下文窗口当主存、外部存储当磁盘，摘要换入换出就是换页⁵。

再推一格：未来的扔法，依据不该只是“多久没用”。一页内存被驱逐，代价是重读一次；一段摘要被驱逐，代价可能是永远找不回的细节。扔之前要多算两笔：这段东西以后还会不会被想起，丢了之后重建要花多少钱。按热度扔，按重建代价扔，按预测的下一步扔，三笔账合在一起，才是智能体时代的时钟算法。范式之眼也在这里：线性地址的驱逐问的是“这页的标记是 0 还是 1”，向量空间的驱逐问的是“这段离当前意图有多远、重建有多贵”，偏移算术失效了，驱逐的逻辑还活着。

还有一层平时看不见：被扔掉的东西，账算在谁头上？文件页丢了重读，匿名页丢了换出，摘要丢了就没了。驱逐看起来中立，代价分布并不中立，架构里先把这笔账认下来，扔的时候才不会只图省事。

三、亲手看回收在干活

手边任何一台 Linux 机器，先看两档各有多少：

grep -E '^(MemTotal|MemFree|MemAvailable|Active|Inactive|SwapTotal|SwapFree)' /proc/meminfo

Active 是最近碰过的，Inactive 是候选的回收池。再看回收到底干了多少活：

grep -E 'pgscan|pgsteal|pswp' /proc/vmstat

pgscan 是扫描过的页数，pgsteal 是真正回收到的页数，pswpin/pswpout 是进出交换区的页数。pgscan 涨得快、pgsteal 跟不上，说明系统一直在找可扔的页，却没找到多少，内存正吃紧。再看那个旋钮：

cat /proc/sys/vm/swappiness

默认 60，数字越大，回收时越偏向匿名页，越小越偏向保匿名页、多扔文件页。改它之前先想清楚：这台机器上，文件缓存和程序内存，哪个丢了更贵？

落到普遍场景，同一本账都能套。本地大模型服务上，KV cache 的块驱逐，就是显存版的时钟算法，块留得太久占显存，扔得太早重算贵；边缘小设备上，物理内存本来就小，回收池一干，系统就开始直接回收，任务先变慢再说；视频 AI 平台里，一路视频的推理缓冲也可以当成“页”来管，告警触发时才换入，平常不必全占着；企业私有智能中心里，一个智能体的上下文预算先按工作集算清，再往下排任务，摘要驱逐就不是提示词技巧，而是内存管理。

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