共計(jì) 3973 個(gè)字符，預(yù)計(jì)需要花費(fèi) 10 分鐘才能閱讀完成。
這篇文章主要講解了“Linux 內(nèi)存基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著丸趣 TV 小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Linux 內(nèi)存基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)有哪些”吧！
1. 背景
談及 linux 內(nèi)存，很多時(shí)候，我們會(huì)關(guān)注 free，top 等基礎(chǔ)命令。當(dāng)系統(tǒng)遇到異常情況時(shí)，內(nèi)存問題的根因追溯，現(xiàn)場診斷時(shí)，缺乏深層次的 debug 能力。本篇幅不做深層討論，能把當(dāng)前系統(tǒng)的問題描述清楚，是每個(gè) SRE 應(yīng)該具備的最基礎(chǔ)能力。
2. free
2.1 free 命令原理
free 是通過查看 /proc/meminfo 來獲取內(nèi)存的使用情況。但是 /proc/meminfo 這個(gè)文件又是怎么來的？我們先了解下 /proc 目錄：
/proc 是一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，該目錄下的所有文件都是偽文件，該類文件只存在于內(nèi)存中，并不占用空間——使用 du -sh 即可驗(yàn)證，該模具路下的磁盤占用都是 0。
/proc 下的所有文件都是內(nèi)核調(diào)用 proc_create() 接口來創(chuàng)建的虛擬條目。
/proc 中的文件，大多反饋系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)情況（進(jìn)程、內(nèi)存、cpu、設(shè)備信息等）。
結(jié)論：/proc/meminfo 是 /proc 文件系統(tǒng)下保存你內(nèi)存相關(guān)信息的 偽文件。
2.2 命令輸出簡介
每個(gè)發(fā)行版輸出都有一定差異，我們以 debian8 4.19.x 發(fā)行版為例。
root@4f996feeb851:~# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 1991 1909 81 4 155 836
-/+ buffers/cache: 917 1073
Swap: 1023 1 1022大部分的命令輸出意思，大家可以在 man 文檔中找到解析，這里不做贅述。
used: 已使用的內(nèi)存 used = total – free -buffers -cached
free: 未使用的內(nèi)存 memFree swapFree in /proc/meminfo
shared: tmpfs 使用的內(nèi)存 shmem in /proc/meminfo
buffers：被內(nèi)核緩沖去使用的內(nèi)存
cached: 被頁緩存和 slabs 使用的內(nèi)存
buffers/cache：表示 buffers 和 cache 的總和
swap：交換分區(qū)的使用量
2.3 buffer 和 cache 會(huì)使用內(nèi)存嗎？
答案是肯定的，先來了解下 buffer 和 cache。
cache（緩存）官方定義是用來彌補(bǔ)高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的訪問速度不匹配而預(yù)留的一段空間，用來加快資源的訪問。簡單講就是讀的更快。
buffer（緩沖）是為了做資源寫入整形，計(jì)算機(jī)遇到大量的“小規(guī)模 IO”時(shí)，會(huì)將其整形為少量的“大規(guī)模 IO”，降低寫入次數(shù)。從而達(dá)到“寫資源”合理利用的效果。
然而，free 命令所展示的 buffer 和 cache 有點(diǎn)狹義的意思——free 展示的 buffer 表示 塊設(shè)備所占用的緩存、free 展示的 cache 表示普通文件占用的 the page cache(緩存頁)。
總之，buffer 和 cache 使用的內(nèi)存都是用來加速 Linux 讀寫性能，如果有新的進(jìn)程需要內(nèi)存，系統(tǒng)會(huì)將 buffer 和 cache 占用的內(nèi)存回收，并重新分配給進(jìn)程使用。
2.4 其他內(nèi)存概念
RSS VSZ PSS USS
RSS(Resident Set Size)：進(jìn)程實(shí)際使用的物理內(nèi)存大小，包括 sharedMem。
VSZ(Virtual Memory Size)：進(jìn)程所有能夠訪問到的內(nèi)存大小，包括因?yàn)槿表撝袛啵?swap 出去的內(nèi)存大小，以及 sharedMem。
PSS(Proportional Set Size)：按照比例將內(nèi)存的大小加到 RSS 中。
USS(Unique Set Size)：進(jìn)程獨(dú)占的物理內(nèi)存大小。
usedMem 分為 active inactive
active：表示這部分的內(nèi)存正在被某個(gè)特定的進(jìn)程使用，不太可能被收回。
inactive：表示這部分內(nèi)存是被分配到某個(gè)不在 running 狀態(tài)的進(jìn)程，有可能會(huì)被回收。
Linux 會(huì)維護(hù)一個(gè) LRU List 用來管理活動(dòng)頁和非活動(dòng)頁的回收。簡單講，越接近該 List 的末尾，該頁面被回收的概率就越大，反之，越接近列首，則更不易被回收。linux 內(nèi)核會(huì)維護(hù)兩類 LRUList——active list 和 inactive list，剛訪問過的頁面放入 active list，長時(shí)間未訪問的頁面放入 inactive list，內(nèi)核線程 kswapd 會(huì)定期將 active list 中的頁面移至?inactive list 中。
如果系統(tǒng)的 inactive 的內(nèi)存過大，可以通過如下操作對(duì)其做回收。
sync; echo 3 /proc/sys/vm/drop_caches
3. 虛擬內(nèi)存
現(xiàn)代 x86 系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)能夠使用的內(nèi)存會(huì)大于其物理內(nèi)存的上限，依靠的就是虛擬內(nèi)存機(jī)制。Linux 支持虛擬內(nèi)存機(jī)制和實(shí)模式機(jī)制。
實(shí)模式下，計(jì)算機(jī)會(huì)直接申請(qǐng)物理內(nèi)存，虛擬內(nèi)存機(jī)制下，系統(tǒng)會(huì)把磁盤當(dāng)成內(nèi)存的擴(kuò)展，已增加可使用的內(nèi)存大小。并通過映射 map 的機(jī)制，來保存和物理內(nèi)存的真實(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在磁盤和內(nèi)存之間傳送 Page 的活動(dòng)叫做 swapping 或者頁面調(diào)度 (paging)，被用作虛擬內(nèi)存的磁盤分區(qū)稱為 swap。
可以通過在線添加 swap 的方式臨時(shí)緩解內(nèi)存不足的問題，但一般不能直接作在線減少 swap 的操作，很有可能導(dǎo)致進(jìn)程的 crash。具體 swap 配置方式見 5.1swap 相關(guān)配置。
4. OOM
1.What is OOM?
Out Of Memory Killer 是 Linux 的一種系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，在系統(tǒng)內(nèi)存緊張時(shí)，kill 掉某些進(jìn)程防止系統(tǒng)卡死。系統(tǒng)通過打分機(jī)制，來實(shí)施對(duì)進(jìn)程的殺死操作。默認(rèn)機(jī)制是通過掃描所有進(jìn)程的內(nèi)存占用，cpu 占用等因素，然后打分??(badness)，分?jǐn)?shù)越高，進(jìn)程被 kill 的優(yōu)先級(jí)就越高。
2. 哪些行為會(huì)讓系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程進(jìn)行打分？
進(jìn)程使用 fork(2) 調(diào)用，創(chuàng)建眾多子進(jìn)程時(shí)，會(huì)加分 (+)
進(jìn)程已經(jīng)運(yùn)行了很長時(shí)間，或者和使用了大量的 CPU 時(shí)間，會(huì)減分 (-)
進(jìn)程的 nice 值如果比較低，會(huì)加分 (+)
進(jìn)程如果是特權(quán)進(jìn)程（privileged）, 會(huì)減分 (-)
進(jìn)程如果對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行直接訪問，會(huì)減分 (-)
3. 在哪兒可以看到進(jìn)程的打分？
/proc/ pid /oom_score
4. 手動(dòng)調(diào)整分?jǐn)?shù)
/proc//oom_adj 該文件可以用于調(diào)整在 oom 發(fā)生時(shí)，哪些進(jìn)程應(yīng)該被 kill，范圍 -16 — +15，默認(rèn)值為 0，
特殊值 -17：表示進(jìn)程永遠(yuǎn)不會(huì)被 kill。
5. 我怎么知道系統(tǒng)有沒有觸發(fā)過 OOM?
/var/log/messages、/var/log/syslog 系統(tǒng)日志或者 dmesg 系統(tǒng)日志診斷工具等都能夠找到
5. 內(nèi)存相關(guān)配置
5.1 swap 相關(guān)配置
通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，來告訴計(jì)算機(jī)使用 swap 分區(qū)的權(quán)重
1. 簡介
swappiness 范圍 0 -100，默認(rèn) 60
0: 表示禁止使用 swap
60: 默認(rèn)
100: 瘋狂使用 swap
2. 操作方法
# sysctl vm.swappiness=VALUE
# sysctl vm.swappiness=20
# echo VALUE /proc/sys/vm/swappiness
# echo 30 /proc/sys/vm/swappiness通過在線增加 swap 分區(qū)大小，臨時(shí)控制內(nèi)存泄露，內(nèi)存不夠用等異常。
1. 需要 root 用戶
2. 創(chuàng)建存儲(chǔ)文件
# dd if=/dev/zero of=/home/swap2G bs=1024 count=2M
3. 安全設(shè)置
# chown root:root /home/swap2G
# chmod 0600 /home/swap2G
4. 創(chuàng)建 liunx 交換分區(qū)
# mkswap /home/swap2G
5. enable 交換分區(qū)
# swapon /home/swap2G
6. 更新 fstab 文件【注意: 部分操作系統(tǒng)不需要】# vim /etc/fstab
/home/swap2G none swap sw 0 0
7. 檢查是否生效
#free -m
8. 卸載 swap 分區(qū)
# swapoff /home/swap2G5.2 緩存相關(guān)
sync; echo 3 /proc/sys/vm/drop_caches
0: 不釋放
1: 釋放頁緩存
2: 釋放 dentries 和 inodes
3: 釋放所有緩存 5.3 OOM 相關(guān)
vm.panic_on_oom
是否在觸發(fā) oom 機(jī)制時(shí)觸發(fā) kernel panic。0 表示關(guān)閉（推薦），1 表示打開。kernel panic 是指計(jì)算機(jī)遇到了致命的錯(cuò)誤，并且他不知道該怎么處理時(shí)的一種動(dòng)作——可以類比 windows 的藍(lán)屏。我們當(dāng)然不希望每次計(jì)算機(jī)在 oom 時(shí)就直接藍(lán)屏。推薦設(shè)置為 0
vm.overcommit_kbytes:
用于限制進(jìn)程能夠申請(qǐng)的最大內(nèi)存，0 表示不設(shè)置，如果設(shè)置其他數(shù)值，比如 400，則進(jìn)程能夠申請(qǐng)到的最大內(nèi)存為 swap+400kBytes
vm.overcommit_ratio:
定義了進(jìn)程可以使用的最大內(nèi)存（百分比模式），默認(rèn)為 50。表示配置 50 之后，進(jìn)程不允許申請(qǐng)超過 swap + 50% * 物理內(nèi)存總量 以上的內(nèi)存
vm.oom_kill_allocating_task (Linux 2.6.24+ 支持)
這在內(nèi)存不足的情況下啟用或禁用殺死 OOM 觸發(fā)任務(wù)。0 表示禁用（默認(rèn)），1 表示啟用。可以理解為 oom 機(jī)制的開關(guān)，默認(rèn)為禁用——表示要讓 oom 觸發(fā)器正常執(zhí)行。
其他有興趣的話，可以自行 man proc
感謝各位的閱讀，以上就是“Linux 內(nèi)存基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)有哪些”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì) Linux 內(nèi)存基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)有哪些這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是丸趣 TV，丸趣 TV 小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！
