一文掌握 Linux 性能分析之内存篇

服务器

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2019-3-25

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前面我们已经学习了 CPU 篇,这篇来看下内存篇。

01 内存信息

同样在分析内存之前,我们得知到怎么查看系统内存信息,有以下几种方法。

1.1 /proc/meminfo

这个文件记录着比较详细的内存配置信息,使用 cat /proc/meminfo 查看。

我们比较关心的是下面几个字段:

  • MemTotal:系统总内存,由于 BIOS、内核等会占用一些内存,所以这里和配置声称的内存会有一些出入,比如我这里配置有 2G,但其实只有 1.95G 可用。
  • MemFree:系统空闲内存。
  • MemAvailable:应用程序可用内存。有人会比较奇怪和 MemFree 的区别,可以从两个层面来区分,MemFree 是系统层面的,而 MemAvailable 是应用程序层面的。系统中有些内存虽然被使用了但是有一部分是可以回收的,比如 Buffers、Cached 及 Slab 这些内存,这部分可以回收的内存加上 MemFree 才是 MemAvailable 的内存值,这是内核通过特定算法算出来的,是一个估算值。
  • Buffers:缓冲区内存
  • Cached:缓存

上面信息没有 MemUsed 的值,虽然可以用现有的值大致估算出来,但是我们想一步到位,就用下面的 free 命令。

1.2 free

这个命令估计用的人就多了(我一般都是用这个命令)。

这里存在一个计算公式:

MemTotal = used + free + buff/cache(单位 K)

几个字段和上面 /proc/meminfo 的字段是对应的。还有个 shared 字段,这个是多进程的共享内存空间,不常用。

我们注意到 free 很小,buff/cache 却很大,这是 Linux 的内存设计决定的,Linux 的想法是内存闲着反正也是闲着,不如拿出来做系统缓存和缓冲区,提高数据读写的速率。但是当系统内存不足时,buff/cache 会让出部分来,非常灵活的操作。

要看比较直观的值,可以加 -h 参数:

1.3 dmidecode

同样可以使用这个命令,对于内存,可以使用 dmidecode -t memory 查看:

1.4 vmstat

这个命令也是非常常用了。但对于内存,显示信息有限。它更多是用于进行系统全局分析和 CPU 分析。详细可以看 CPU 分析一文。

02 进程内存使用情况分析

最常用的两个命令 ps 和 top,虽然很简单的两个命令,但还是有不少学问的。

2.1 top/htop

top 命令运行时默认是按照 CPU 利用率进行排序的,如果要按照内存排序,该怎么操作呢?两种方法,一种直接按 “M”(相应的按 “P” 是 CPU),另外一种是在键入 top 之后,按下 “F”,然后选择要排序的字段,再按下 “s” 确认即可。

可以看到,我按照 “%MEM” 排序的结果。这个结果对于查看系统占用内存较多的哪些进程是比较有用的。

然后这里我们会重点关注几个地方,上面横排区,和前面几个命令一样可以查看系统内存信息,中间标注的横条部分,和内存相关的有三个字段:VIRT、RES、SHR。

  • VIRT:virtual memory usage,进程占用的虚拟内存大小。
  • RES:resident memory usage,进程常驻内存大小,也就是实际内存占用情况,一般我们看进程占用了多少内存,就是看的这个值。
  • SHR:shared memory,共享内存大小,不常用。

2.2 ps

ps 同样可以查看进程占用内存情况,一般常用来查看 Top n 进程占用内存情况,如:
ps aux --sort=rss | head -n,表示按 rss 排序,取 Top n。

这里也关注三个字段:

  • %MEM:进程使用物理内存所占百分比。
  • VSZ:进程使用虚拟内存大小。
  • RSS:进程使用物理内存大小,我们会重点关注这个值。

2.3 pmap

这个命令用于查看进程的内存映像信息,能够查看进程在哪些地方用了多少内存。 常用 pmap -x pid 来查看。


可以看到该进程内存被哪些库、哪些文件所占用,据此我们定位程序对内存的使用。

几个字段介绍一下:

  • Address:占用内存的文件的内存起始地址。
  • Kbytes:占用内存的字节数。
  • RSS:实际占用内存大小。
  • Dirty:脏页大小。
  • Mapping:占用内存的文件,[anon] 为已分配的内存,[stack] 为程序堆栈

最后的 total 为统计的总值。我们可以使用 pmap -x pid | tail -1 这样只显示最后一行,循环显示最后一行,达到监控该进程的目的。使用:

while true; do pmap -x pid | tail -1; sleep 1; done

OK,以上工具都是 Linux 自带的,当然还有很多高阶的工具,比如 atop、memstat 等等,对于内存泄漏有一个比较常用的检测工具 Valgrind,更多干货可以关注我的公众号

通过以上手段,我们基本上就能定位内存问题所在了,究竟是内存太小,还是进程占用内存太多,有哪些进程占用较多,这些进程又究竟有哪些地方占用较多,这些问题通过以上方法都能解决。

最后简单总结下,以上不少工具可能有人会犯选择困难症了。对于我来说,查看系统内存用 free -h,分析进程内存占用用 ps 或者 top(首选 ps),深入分析选择 pmap,就酱。

参考:

Linux下查看内存使用情况的多种方法 http://stor.51cto.com/art/201804/570236.htm

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出处:https://www.cnblogs.com/bakari/p/8167539.html

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