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Linux系统基本的内存管理知识讲解

Linux系统基本的内存管理知识讲解

内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一。内存管理系统是操作系统中最为重要的部分，因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量。虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略。系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量。Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展，使可用内存相应地有效扩大。核心把当前不用的内存块存到硬盘，腾出内存给其他目的。当原来的内容又要使用时，再读回内存。

一、内存使用情况监测

(1)实时监控内存使用情况

在命令行使用“Free”命令可以监控内存使用情况

代码如下:

#free

total used free shared buffers cached

Mem: 256024 192284 63740 0 10676 101004

-/+ buffers/cache: 80604 175420

Swap: 522072 0 522072

上面给出了一个256兆的RAM和512兆交换空间的'系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。total列不显示核心使用的物理内存(通常大约1MB)。used列显示被使用的内存总额(第二行不计缓冲)。 free列显示全部没使用的内存。Shared列显示多个进程共享的内存总额。Buffers列显示磁盘缓存的当前大小。第五行(Swap:)对对换空间，显示的信息类似上面。如果这行为全0，那么没使用对换空间。在缺省的状态下，free命令以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。可以使用—h参数以字节为单位显示内存使用情况，或者可以使用—m参数以兆字节为单位显示内存使用情况。还可以通过—s参数使用命令来不间断地监视内存使用情况：

#free –b –s2

这个命令将会在终端窗口中连续不断地报告内存的使用情况，每2秒钟更新一次。

(2)组合watch与 free命令用来实时监控内存使用情况：

代码如下:

#watch -n 2 -d free

Every 2.0s: free Fri Jul 6 06:06:12 2007

total used free shared buffers cached

Mem: 233356 218616 14740 0 5560 64784

-/+ buffers/cache: 148272 85084

Swap: 622584 6656 615928

watch命令会每两秒执行 free一次，执行前会清除屏幕，在同样位置显示数据。因为 watch命令不会卷动屏幕，所以适合出长时间的监测内存使用率。可以使用 -n选项，控制执行的频率;也可以利用 -d选项，让命令将每次不同的地方显示出来。Watch命令会一直执行，直到您按下 [Ctrl]-[C] 为止。

二、虚拟内存的概念

(1)Linux虚拟内存实现机制

Linux虚拟内存的实现需要六种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制、内存共享机制。

首先内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址，在用户程序运行时如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存时，就发出了请求页要求;如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。 如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制，腾出一部分内存。另外在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页;交换机制中也要用到交换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中后也要修改页表来映射文件地址。

(2)虚拟内存容量设定

也许有人告诉你，应该分配2倍于物理内存的虚拟内存，但这是个不固定的规律。如果你的物理保存比较小，可以这样设定。如果你有1G物理内存或更多的话，可以缩小一下虚拟内存。Linux会把大量的内存用做Cache的,但在资源紧张时回收回.。你只要看到swap为0或者很小就可以放心了,因为内存放着不用才是最大的浪费。

三、使甩vmstat命令监视虚拟内存使用情况

vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。通常使用vmstat 5 5(表示在5秒时间内进行5次采样)命令测试。将得到一个数据汇总它可以反映真正的系统情况。

代码如下:

#vmstat 5 5

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa

1 0 62792 3460 9116 88092 6 30 189 89 1061 569 17 28 54 2

0 0 62792 3400 9124 88092 0 0 0 14 884 434 4 14 81 0

0 0 62792 3400 9132 88092 0 0 0 14 877 424 4 15 81 0

1 0 62792 3400 9140 88092 0 0 0 14 868 418 6 20 74 0

1 0 62792 3400 9148 88092 0 0 0 15 847 400 9 25 67 0

vmstat命令输出分成六个部分：

相关问答

Q1: 正确理解linux运行内存过高的问题以及free命令

周末闲来无事，查看了一下服务器的运行状态。发现通过监控页面可以看到，服务器的运行内存一直占用在98%左右，难道服务器出现什么问题了？？？

后来通过了解到，linux系统和平时使用的windwos系统内存运行机制不同。

windows系统的内存是程序运行过程中需要使用才会用到，不用时空闲着。所以当内存使用率过高时，需要检查是否超负载运行。解决方法是停止掉一些进程。

linux系统中，是进程优先使用内存，而不是磁盘。这样会加快读取速度。当有新的进程启动时，再从内存中开辟出一定空间，为新的进程所用。即使进程退出，也不会立刻从内存中清理掉，这样可以加快下次启动进程的速度。所以内存一直是使用率很高的。这是linux系统的独特之处，初使用linux系统的同学需要转换一些思维。不用为linux的内存使用率高而担心。

在图1中，第三行反映出真实内存使用率为12.5%

再介绍一个linux查看内存的命令， free

free命令可以显示当前系统为使用和以使用的内存情况，还可以显示被内存使用的内存缓冲区。

free命令默认以K单位来显示内存使用情况

Mem行显示数据

total：总内存大小

used：已使用内存大小

free:当前空闲内存大小

shared：多个进程共享的内存总额

buffers/cached：缓存内存数据

-/+ buffers/cache行数据显示

这一行的数据代表应用内存使用情况，可理解为真实内存使用情况。如图1中第三行数据。

used：当前（真实）使用内存总数

free：当前（真实）空闲内存总数

-/+ buffers/cache:    1025604    7165460可理解为当前已经使用的内存为1/8,计算公式used/(used+free)。也就是12.6%左右。

Swap代表交换分区，不做过多详解

free常用参数：

free -b      #以Byte为单位显示内存使用情况

free -k      #以KB为单位显示内存使用情况，也是默认参数

free -m      #以MB为单位显示内存使用情况

free -g      #以GB为单位显示内存使用情况

free -o      #不显示应用（真实）内存使用情况列，不推荐

free -s数字 #间隔数字秒数刷新显示内存使用情况

free -t      #显示内存总和列

free -V     #显示当前版本

Q2: linux查看内存使用情况

linux查看内存使用情况的方法是，1，proc。meminfo，查看 RAM 使用情况最简单的方法是通过 ，procmeminfo。这个动态更新的虚拟文件实际上是许多其他内存相关工具 free ，ps ，top的组合显示。

2，atop。atop 命令是一个终端环境的监控命令。它显示的是各种系统资源，CPU, memory, network， IOkernel的综合，并且在高负载的情况下进行了彩色标注。

3，free。free 命令是一个快速查看内存使用情况的方法，它是对 ，proc，meminfo 收集到的信息的一个概述。

4，GNOME System Monitor。GNOME System Monitor 是一个显示最近一段时间内的 CPU内存交换区及网络的使用情况的视图工具。它还提供了一种查看 CPU 及内存使用情况的方法。

5，htop。htop 命令显示了每个进程的内存实时使用率。它提供了所有进程的常驻内存大小，程序总内存大小，共享库大小等的报告，列表可以水平及垂直滚动。6，KDE System Monitor功能同 4 中介绍的 GENOME 版本。

Q3: Linux命令行查看内存

用 'top -i' 看看有多少进程处于 Running 状态，可能系统存在内存或 I/O 瓶颈，用 free 看看系统内存使用情况，swap 是否被占用很多，用 iostat 看看 I/O 负载情况...

还有一种办法是 ps -ef | sort -k7 ，将进程按运行时间排序，看哪个进程消耗的cpu时间最多。

top:

主要参数 ：

free

1.作用

free命令用来显示内存的使用情况，使用权限是所有用户。

**2.格式 **

**3.主要参数 **

uptime

vmstat

**1 观察磁盘活动情况 **

磁盘活动情况主要从以下几个指标了解：

**2 观察cpu活动情况 **

vmstat比top更能反映出cpu的使用情况：

iostat

用于统计CPU的使用情况及tty设备、硬盘和CD-ROM的I/0量

即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。

Linux查看CPU和内存使用情况：

在做Linux系统优化的时候，物理内存是其中最重要的一方面。自然的，Linux也提供了非常多的方法来监控宝贵的内存资源的使用情况。下面的清单详细的列出了Linux系统下通过视图工具或命令行来查看内存使用情况的各种方法。

1. /proc/meminfo

查看RAM使用情况最简单的方法是通过 /proc/meminfo 。这个动态更新的虚拟文件实际上是许多其他内存相关工具(如：free / ps / top)等的组合显示。 /proc/meminfo 列出了所有你想了解的内存的使用情况。进程的内存使用信息也可以通过/proc/pid/statm 和 /proc/pid/status 来查看。

atop命令是一个终端环境的监控命令。它显示的是各种系统资源（CPU, memory, network, I/O, kernel）的综合，并且在高负载的情况下进行了彩色标注。

free命令是一个快速查看内存使用情况的方法，它是对 /proc/meminfo 收集到的信息的一个概述。

GNOME System Monitor 是一个显示最近一段时间内的CPU、内存、交换区及网络的使用情况的视图工具。它还提供了一种查看CPU及内存使用情况的方法。

htop命令显示了每个进程的内存实时使用率。它提供了所有进程的常驻内存大小、程序总内存大小、共享库大小等的报告。列表可以水平及垂直滚动。

功能同 4 中介绍的GENOME版本。

memstat是一个有效识别executable(s), process(es) and shared libraries使用虚拟内存情况的命令。给定一个进程ID，memstat可以列出这个进程相关的可执行文件、数据和共享库。

nmon是一个基于ncurses的系统基准测试工具，它可以监控CPU、内存、I/O、文件系统及网络资源等的互动模式。对于内存的使用，它可以实时的显示 总/剩余内存、交换空间等信息。

ps命令可以实时的显示各个进程的内存使用情况。Reported memory usage information includes %MEM (percent of physical memory used), VSZ (total amount of virtual memory used), and RSS (total amount of physical memory used)。你可以使用 “–sort”选项对进程进行排序，例如按RSS进行排序：

smem命令允许你统计基于/proc信息的不同进程和用户的内存使用情况。内存使用情况的分析可以导出图表（如条形图和饼图）。

top命令提供了实时的运行中的程序的资源使用统计。你可以根据内存的使用和大小来进行排序。

vmstat命令显示实时的和平均的统计，覆盖CPU、内存、I/O等内容。例如内存情况，不仅显示物理内存，也统计虚拟内存。