linux命令实现原理 linux工作原理

LINUX系统的内存管理知识详解

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。以下就是我为大家整理到的详细LINUX系统内存管理的知识，欢迎大家阅读!!!

LINUX系统教程：内存管理的知识详解

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：

(1)进程procs：

r：在运行队列中等待的进程数 。

b：在等待io的进程数 。

(2)内存memoy：

swpd：现时可用的交换内存(单位KB)。

free：空闲的内存(单位KB)。

buff: 缓冲去中的内存数(单位：KB)。

cache：被用来做为高速缓存的内存数(单位：KB)。

(3) swap交换页面

si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。

so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。

(4) io块设备:

bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。

bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。

(5)system系统：

in: 每秒的中断数，包括时钟中断。

cs: 每秒的环境(上下文)切换次数。

(6)cpu中央处理器：

cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。

sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。

id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。

如果 r经常大于 4 ，且id经常小于40，表示中央处理器的负荷很重。 如果bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。

四、Linux 服务器的内存泄露和回收内存的方法

1、内存泄漏的定义：

一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的(内存块的大小可以在程序运行期决定)，使用完后必须显示释放的内存。应用程序一般使用malloc，realloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。

2、内存泄露的危害

从用户使用程序的角度来看，内存泄漏本身不会产生什么危害，作为一般的用户，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的`是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。存在内存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外，还会使程序的性能急剧下降。对于服务器而言，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，也会严重影响使用。

3、内存泄露的检测和回收

对于内存溢出之类的麻烦可能大家在编写指针比较多的复杂的程序的时候就会遇到。在 Linux 或者 unix 下，C、C++语言是最使用工具。但是我们的 C++ 程序缺乏相应的手段来检测内存信息，而只能使用 top 指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。

使用kill命令

使用Linux命令回收内存，我们可以使用Ps、Kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令“Ps”，它会列出所有正在运行的程序名称，和对应的进程号(PID)。Kill命令的工作原理是：向Linux操作系统的内核送出一个系统操作信号和程序的进程号(PID)。

应用例子：

为了高效率回收内存可以使用命令ps 参数v：

代码如下:

[root@www ~]# ps v

PID TTY STAT TIME MAJFL TRS DRS RSS %MEM COMMAND

2542 tty1 Ss+ 0:00 0 8 1627 428 0.1 /sbin/mingetty tty1

2543 tty2 Ss+ 0:00 0 8 1631 428 0.1 /sbin/mingetty tty2

2547 tty3 Ss+ 0:00 0 8 1631 432 0.1 /sbin/mingetty tty3

2548 tty4 Ss+ 0:00 0 8 1627 428 0.1 /sbin/mingetty tty4

2574 tty5 Ss+ 0:00 0 8 1631 432 0.1 /sbin/mingetty tty5

2587 tty6 Ss+ 0:00 0 8 1627 424 0.1 /sbin/mingetty tty6

2657 tty7 Ss+ 1:18 12 1710 29981 7040 3.0 /usr/bin/Xorg :0 -br -a

2670 pts/2 Ss 0:01 2 682 6213 1496 0.6 -bash

3008 pts/4 Ss 0:00 2 682 6221 1472 0.6 /bin/bash

3029 pts/4 S+ 0:00 2 32 1783 548 0.2 ping 192.168.1.12

3030 pts/2 R+ 0:00 2 73 5134 768 0.3 ps v

然后如果想回收Ping命令的内存的话，使用命令：

代码如下:

# Kill -9 3029

使用工具软件

Memprof是一个非常具有吸引力且非常易于使用的软件，它由Red Hat的Owen Talyor创立。这个工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。这个工具直接就可以执行，并且其工作起来无需对源代码进行任何修改。在程序执行时，这个工具会以图形化的方式显示内存的使用情况。

相关介绍：Linux

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。

Linux拥有以下特性：类似于Unix的基本思想，支持完全免费与自由传播，完全兼容POSIX1.0标准，支持多用户、多任务、有着良好的界面、支持多种平台。Linux 能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux有着许多不同的版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

相关问答

Q1: linux下面的 ls命令的 实现原理是什么啊？那些返回结果是怎么跳出来的

虽然不太懂(C语言丢弃太久了)，但我手头有例子，希望对你的研究有帮助。

例子稍晚提供。

Q2: linux中的init命令如何重启，原理是什么？

Linux用init命令关机、重启、切换模式

正在学习Linux中。。。一边学一边记录着。。所有观点只是个人观点

Linux有个文件 /etc/inittab

[plain]

#

# inittab This file describes how the INIT process should set up

# the system in a certain run-level.

#

# Author: Miquel van Smoorenburg, miquels@drinkel.nl.mugnet.org

# Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes

#

# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:

# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)

# 1 - Single user mode

# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)

# 3 - Full multiuser mode

# 4 - unused

# 5 - X11

# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)

#

id:3:initdefault:

0是关机

1是单用户

2是多用户，不联网

3是多用户

4是不使用的

5是xwindows，也就是有界面的

6是重启

init命令很简单。直接输入init + 你想要的模式 回车就行。

比如 输入 ： init 0 就是关机

init 3 就是切换到多用户

init 5 就是切换到界面

init 6 就是重启

Q3: Linux基础命令和原理总结

作为一个程序员或者测试开发人员，我们在进行项目部署和运维时，经常会用到一些linux命令，可是这些命令老是忘记，每次用到的时候都要去谷歌百度，很是麻烦！这不，为了自己使用方便，对常见的linux命令, SHELL, VIM, Linux性能调优和linux kernel的总结，以便在用到时能够快速地找到相关命令，同时有需要的朋友也可以参考搜藏该篇文章！文章对讲到的每个命令都有详细的参数解释，并且给出一些常用例子，因此也非常适合用来学习！

shell（命令解释器）自带的命令称为内部命令，其它的是外部命令

内部命令使用help帮助：help cd

外部命令使用help帮助：ls --help

type命令：用于区分是内部命令还是外部命令：

ls is aliased to `ls --color=auto' #外部命令

cd is a shell builtin #内部命令

pwd命令：显示当前目录

ls命令：查看目录和文件名称

ls -l 查看目录各个字段含义

第一字段：首字母代表的是文件类型 ，其中"-"为普通文件、"d"为目录文件、"c"为字符设备文件、"b"为块设备文件、"p"为管道文件、"l"为链接文件、"s"为socket文件。“rwx”分别代表拥有读、写和执行权限，"-代表无对应权限。三个"rwx"依次代表文件所有者、文件所有者所在用户组、其它用户对文件拥有的权限。

第二字段：文件硬连接数量

第三字段：文件拥有者

第四字段：文件拥有者所在组

第五字段：文件大小（以字节为单位）

第六字段：文件最后更改时间

第七字段：文件名（若为链接文件则追加显示其链接的原文件的路径）

ls命令其它参数含义：

-a显示隐藏文件（.开头的文件）

-r逆序排序

-t按照时间顺序显示

-R递归显示

ls -lartR : 按照时间顺序倒序显示所有文件及其文件夹的文件

cd命令：更改当前的工作目录

cd /path/... 绝对路径

cd ./path/... 相对路径（./可以省略）

cd ../path/... 相对路径

mkdir -p 递归目录：递归创建目录

rmdir命令：删除目录

rmdir a/b/c/d/e/ #删除空目录

rm -r a/b/c/d/ #递归删除目录，但是系统会做多次询问

rm -rf a/b/c/d/ #删除目录，不做任何询问

cp命令：复制文件和目录

-r 复制目录

-p 保留用户、权限、时间等文件属性

mv命令：移动文件和重命名

mv *.log 目标目录

通配符：

*匹配任何字符串

?匹配一个字符串

[xyz]任何一个字符串

[a-z]匹配一个范围

cat命令：文本内容显示到终端

head命令：查看文件开头

head -3 文件名称 #显示文件开头3行

tail命令：查看文件末尾

tail -3 文件名称 #显示文件末尾3行

tail常用参数-f，文件内容更新后，同步显示更新的文件信息

tail -f 文件名称

wc命令：统计文件内容信息

wc 文件名称

useradd命令:新建用户

useradd 用户名

userdel命令:删除用户

userdel 用户名 用户所在的家目录不会被删除

userdel -r 用户名 用户相关的所有配置都会被删除

passwd命令:修改用户密码

passwd 用户名

usermod命令:修改用户属性

/etc/passwd文件:查看用户文件

tail /etc/passwd

/etc/shadow文件:查看用户密码

tail /etc/shadow

groupadd命令:添加用户组

groupadd 用户组

groupdel命令:删除用户组

groupdel 用户组

用户切换

su 用户名 切换用户，但是用户所在环境不变，即pwd路径不会变化

su - 用户名 切换用户，同时会切换到用户家目录，即/home/用户名

sudo命令：普通用户需要执行root用户权限的解决方案。

以下是一些常用命令汇总；The following table provides a reminder of most of the commands that we have covered so far. If you include the three, as-yet-unmentioned, commands in the last column, then you will probably be able to achieve 95% of everything that you will ever want to do in Unix (remember, you can use the man command to find out more about top , ps , and kill ). The power comes from how you can use combinations of these commands.

-c 'cc-address' -b 'bcc-address'

'to-address' | Command to send email | | mail -s "Subject"

to-address Filename` | Command to send email with attachment |

File Permission commands

Hope this Linux reference guide helps you!

希望这些常用的命令和系统原理，以及linux操作可以帮助大家提升linux命令和操作！！！

Q4: linux top命令的原理

那你就把大的进程kill

掉

。

其实PS和TOP都是查看进程的命令，只是用法和参数不一样的，