Linux的内存管理和相关概念要比Windows复杂(图)

在Linux中，有许多命令或工具可以查看内存使用情况。今天，我们将看一下如何查看进程消耗和占用的内存。 Linux的内存管理和相关概念比Windows复杂。在此之前，我们需要了解与Linux系统中的内存相关的特定术语和技术术语概念：

物理内存和虚拟内存

物理内存：它是系统硬件提供的内存大小。它是真实的内存，通常称为记忆棒。也称为随机存取存储器（random access memory，RAM），也称为“随机存取存储器”，是直接与CPU交换数据的内部存储器，也称为主存储器（内存）。

虚拟内存：与物理内存相比，Linux下有一个虚拟内存的概念。虚拟内存是一种为应对物理内存不足而提出的策略。它是一块逻辑内存，通过使用磁盘空间进行虚拟化并用作。虚拟内存的磁盘空间称为交换空间（Swap Space）。当物理内存不足时，Linux将使用虚拟内存。内核会将临时未使用的内存块信息写入虚拟内存，以便释放物理内存。该内存可以用于其他目的，这是必需的。当内容存在时，信息将再次从虚拟内存中读取到物理内存中。

Linux缓冲区和缓存

通常在Linux中发现可用内存很少。似乎所有的内存都用光了。从表面上看，内存不足。许多新手在看到内存“耗尽”时会非常紧张。实际上，这是因为Linux系统使用空闲内存作为磁盘文件数据的缓存。这会导致您的系统似乎处于内存严重不足的情况。但这种情况并非如此。这与Windows的内存管理不同。 Linux将把可用内存用于缓存和缓冲区。

缓冲区是指用于块设备的缓冲区大小（块设备的读取和写入缓冲区）。它仅记录文件系统的元数据并跟踪运行中的页面。

缓冲区与特定的块设备关联，并且覆盖文件系统元数据的缓存以及跟踪运行中的页面。缓存仅包含驻留的文件数据。也就是说，缓冲区记住目录中的内容，文件权限，并跟踪正在为特定块设备写入或读取的内存。缓存仅包含文件本身的内容。

Cached用作页面缓存（文件系统的缓存）的内存。当您读写文件时，Linux内核会将文件缓存在内存中，以提高读写性能和速度。内存的这部分是高速缓存。即使您的程序完成后，缓存也不会自动释放。这将导致您在Linux系统中频繁读写文件，您会发现可用的物理内存会很小。实际上，当您需要使用缓存时，缓存会自动释放，因此您不必担心没有可用的内存

Cached是页面缓存的大小。缓冲区是内存中块I / O缓冲区的大小。缓存的事项；缓冲区在很大程度上无关紧要。

Cached是Linux页面缓存的大小减去交换缓存中的内存，它由SwapCached表示（因此总页面缓存大小为Cached + SwapCached）。 Linux通过页面缓存执行所有文件I / O。写操作的实现是简单地将页面高速缓存中的相应页面标记为脏。然后，刷新程序线程会定期将所有脏页写回到磁盘。通过从页面缓存中返回数据来实现读取。如果数据尚未存储在高速缓存中，则将首先填充该数据。在现代Linux系统上，“缓存”可以轻松达到数GB。它仅在响应内存压力时才会收缩。系统将清除页面缓存，并将数据交换到磁盘上，以根据需要提供更多的内存。

缓冲区是内存中的块I / O缓冲区。他们是相对短暂的。在Linux内核版本2. 4之前，Linux具有单独的页面和缓冲区高速缓存。从2. 4开始，页面和缓冲区高速缓存是统一的，而缓冲区是页面高速缓存中未表示的原始磁盘块，即不是文件数据。因此，“缓冲区”度量标准具有最低的重要性。在大多数系统上，缓冲区通常只有几十兆字节。

Linux共享内存

共享内存是在进程之间进行通信的最简单方法之一。共享内存允许两个或多个进程访问同一块内存，就像malloc（）函数将指向同一物理内存区域的指针返回到不同进程一样。当一个进程更改该地址的内容时，其他进程将意识到这一点。实际上，所谓的共享内存是指多个进程之间对相同物理内存空间的共同使用。它是通过将相同的物理内存映射到不同进程的虚拟空间来实现的。由于它映射到不同进程的虚拟空间，因此可以直接使用不同进程，并且不需要像消息队列一样进行复制，因此共享内存的效率非常高。共享内存可以通过mmap（）映射公用文件机制或System V共享内存机制来实现。系统V通过映射特殊文件系统shm中的文件来实现进程之间的共享内存通信，也就是说，每个共享的内存区域对应于特殊文件系统shm中的文件。

此外，我们还必须了解RSS，PSS，USS和其他相关概念：

VSS –虚拟集大小的虚拟内存消耗（包括共享库占用的内存）

RSS –居民集大小实际使用的物理内存（包括共享库占用的内存）

PSS –实际使用的物理内存的比例集大小（共享库占用的内存的比例分配）

USS –仅由唯一集大小进程占用的物理内存（不包括共享库占用的内存）

可以使用top命令查询的

RSS（常驻集大小）是最常用的内存指示符，它指示进程占用的物理内存的大小。但是，添加每个进程的RSS值通常会超出整个系统的内存消耗，因为RSS包含进程之间共享的内存。

PSS（比例设置大小）当所有使用共享库的程序均等地划分共享库占用的内存时，即每个进程占用的内存。显然，所有进程的PSS之和就是系统的内存使用量。它将更加准确，它将平均共享内存的大小，然后将其分配给每个进程。

仅USS（唯一集大小）进程占用的内存是PSS自身的一部分。它仅计算单独进程占用的内存大小，而没有任何共享部分。

因此，下面介绍的一些命令用于查看进程的虚拟内存使用情况，而某些命令用于查看进程的RSS或实际物理内存。告诉时，我们会标记此信息。

顶部命令视图

执行完top命令后，执行SHIFT + F，您可以选择按某一列排序，例如，选择n后，将按％MEM字段进行排序

当然，您还可以使用shift + m或大写键M通过％MEM字段对顶部命令进行排序。当然，您还可以按VIRT（虚拟内存），SWAP（进程使用的SWAP空间），RES（使用的实际物理内存），当然，由于涉及共享内存，因此您看到的实际内存非常大）

％MEM-内存使用率（RES）

任务当前使用的可用物理内存份额

VIRT-虚拟内存

任务使用的虚拟内存总量。它包括所有代码，数据和共享库以及已换出的页面。 （注意：您可以定义STATSIZE = 1环境变量，VIRT将从/ proc /＃/ state VmSize字段中计算出来。）

VIRT = SWAP + RES

SWAP-交换大小（kb）

任务总虚拟内存映像中换出的部分。

RES-居民人数（kb）

RES =代码+数据。

有人想知道为什么％MEM列中的值加起来大于100吗？这是因为共享内存包含在计算中。此外，由于共享内存，您会看到该进程使用VIRT或RES的频率很高。由于大多数物理内存通常在多个应用程序之间共享，因此称为实际物理内存（RSS，对应于top命令中的RES）的标准内存消耗量度将大大高估内存消耗。

ps命令视图

使用ps命令查找占用内存最多的20个进程（可以任意设置数量）

# ps aux | head -1;ps aux |grep -v PID |sort -rn -k +4 | head -20

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND

oracle   32147 11.0 51.2 13252080 12666320 ?   Rs   Aug24 163:16 ora_s000_SCM2

oracle   32149 14.2 50.9 13250344 12594264 ?   Ss   Aug24 210:41 ora_s001_SCM2

oracle   32153  4.2 49.6 13250820 12279432 ?   Ss   Aug24  62:27 ora_s003_SCM2

oracle   32155  2.5 48.6 13250268 12040732 ?   Ss   Aug24  38:21 ora_s004_SCM2

oracle   32157  1.2 44.5 13250296 11011708 ?   Ss   Aug24  18:31 ora_s005_SCM2

oracle   32151  2.7 39.7 13350436 9829944 ?    Ss   Aug24  41:18 ora_s002_SCM2

oracle   32159  0.5 38.9 13250704 9625764 ?    Ss   Aug24   8:18 ora_s006_SCM2

oracle   32161  0.2 26.3 13250668 6507244 ?    Ss   Aug24   3:38 ora_s007_SCM2

oracle   32129  0.0 25.5 13299084 6324644 ?    Ss   Aug24   1:25 ora_dbw0_SCM2

oracle   32181  0.0 15.8 13250152 3913260 ?    Ss   Aug24   0:56 ora_s017_SCM2

oracle   32145  2.7 15.3 13255256 3786456 ?    Ss   Aug24  40:11 ora_d000_SCM2

oracle   32127  0.0 15.2 13248996 3762860 ?    Ss   Aug24   0:05 ora_mman_SCM2

oracle   32163  0.0 14.2 13250108 3525160 ?    Ss   Aug24   1:04 ora_s008_SCM2

oracle   32165  0.0  8.1 13250172 2007704 ?    Ss   Aug24   0:37 ora_s009_SCM2

oracle   32169  0.0  6.6 13250060 1656864 ?    Ss   Aug24   0:08 ora_s011_SCM2

oracle   32177  0.0  6.0 13250148 1498760 ?    Ss   Aug24   0:12 ora_s015_SCM2

oracle   32187  0.0  5.1 13250084 1267384 ?    Ss   Aug24   0:06 ora_s020_SCM2

oracle   32179  0.0  5.1 13250584 1280156 ?    Ss   Aug24   0:05 ora_s016_SCM2

oracle   32175  0.0  3.4 13250596 857380 ?     Ss   Aug24   0:03 ora_s014_SCM2

#ps -eo pmem，u，rss，vsize，args |排序-k 1 -n -r |少

检查该进程占用的实际物理内存（实际物理内存大小与smem不同，请在此处说明：SIZE：该进程使用的地址空间，如果该进程映射100M的内存，则该地址空间进程将报告为100M内存。实际上，此大小不是程序实际使用的内存量。因此，此处显示的内存与smem看到的内存大小不同

ps -eo size,pid,user,command --sort -size | awk '{ hr=$1/1024 ; printf(".2f Mb ",hr) } { for ( x=4 ; x<=NF ; x++ ) { printf("%s ",$x) } print "" }' |cut -d "" -f2 | cut -d "-" -f1

ps aux | awk'{print $ 6/1024“ MB \ t \ t” $ 11}''|排序-n

Smem命令视图

关于smem命令，我不会在这里进行介绍，只需参考链接Linux监控工具介绍series-smem

#smem -rs pss

pmap命令视图

＃ps -ef | grep tomcat

＃pmap 32341

＃pmap -x 32341

-x选项可用于提供有关每个映射的内存分配和映射类型的信息。每个映射都会显示常驻，非共享匿名和锁定内存的数量。

Python脚本视图

Internet上有一个python脚本来计算程序或进程的内存使用情况。地址位于

python ps_mem.py

[root@mylnx03 ~]# python ps_mem.py -h

Usage: ps_mem [OPTION]...

Show program core memory usage

  -h, -help                   Show this help

  -p [,pid2,...pidN]     Only show memory usage PIDs in the specified list

  -s, --split-args            Show and separate by, all command line arguments

  -t, --total                 Show only the total value

  -d, --discriminate-by-pid   Show by process rather than by program

  -S, --swap                  Show swap information

  -w                       Measure and show process memory every N seconds

[root@mylnx03 ~]# python ps_mem.py  -p 32341

 Private  +   Shared  =  RAM used       Program

411.2 MiB + 184.0 KiB = 411.4 MiB       java

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                        411.4 MiB

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参考资料：

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http://www.pc-fly.com/a/shoujiruanjian/article-372796-1.html