Linux Used內(nèi)存到底哪里去了？
來源：http://blog.yufeng.info/archives/2456
前言
前幾天有同學(xué)問了一個(gè)問題：
我?
ps aux?看到的RSS內(nèi)存只有不到30M，但是free看到內(nèi)存卻已經(jīng)使用了7,8G了，已經(jīng)開始swap了，請問ps aux的實(shí)際物理內(nèi)存統(tǒng)計(jì)是不是漏了哪些內(nèi)存沒算？我有什么辦法確定free中used的內(nèi)存都去哪兒了呢？
這個(gè)問題不止一個(gè)同學(xué)遇到過了，之前子嘉同學(xué)也遇到這個(gè)問題，內(nèi)存的計(jì)算總是一個(gè)迷糊賬。我們今天來把它算個(gè)清楚下!
解答
通常我們是這樣看內(nèi)存的剩余情況的：
$free?-m
?????????????total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:?????????48262???????7913??????40349??????????0?????????14????????267
-/+?buffers/cache:???????7631??????40631
Swap:?????????2047????????336???????1711
那么這個(gè)信息是如何解讀的呢，以下這個(gè)圖解釋的挺清楚的！
上面的情況下我們總的內(nèi)存有48262M，用掉了7913M。其中?buffer+cache?總共?14+267=281M, 由于這種類型的內(nèi)存是可以回收的，雖然我們用掉了?7913M，但是實(shí)際上我們?nèi)绻麑?shí)在需要的話，這部分buffer/cache內(nèi)存是可以放出來的。
我們來演示下：
$?sudo?sysctl?vm.drop_caches=3
vm.drop_caches?=?3
$?free?-m
?????????????total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:?????????48262???????7676??????40586??????????0??????????3?????????41
-/+?buffers/cache:???????7631??????40631
Swap:?????????2047????????336???????1711
我們把?buffer/cache?大部分都清除干凈了，只用了44M，所以我們這次?used?的空間是7676M。
到現(xiàn)在我們比較清楚幾個(gè)概念：
1、總的內(nèi)存多少 2、buffer/cache內(nèi)存可以釋放的。 3、used的內(nèi)存的概率。
即使是這樣我們還是要繼續(xù)追查下used的空間（7637M)到底用到哪里去了？
這里首先我們來介紹下?nmon?這個(gè)工具，它對內(nèi)存的使用顯示比較直觀。
使用的內(nèi)存的去向我們很自然的就想到操作系統(tǒng)系統(tǒng)上的各種進(jìn)程需要消耗各種內(nèi)存，我們透過top工具來看下：
通常我們會看進(jìn)程的RES這一項(xiàng)，這項(xiàng)到底是什么意思呢？這個(gè)數(shù)字從哪里出來的呢？通過strace對top和nmon的追蹤和結(jié)合源碼，我們確定這個(gè)值是從/proc/PID/statm的第二個(gè)字段讀取出來的.
那這個(gè)字段什么意思呢？
man proc 或者 http://www.kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man5/proc.5.html 會詳細(xì)的解釋/proc/下的文件的具體意思，我們摘抄下：
resident set size?也就是每個(gè)進(jìn)程用了具體的多少頁的內(nèi)存。由于linux系統(tǒng)采用的是虛擬內(nèi)存，進(jìn)程的代碼，庫，堆和棧使用的內(nèi)存都會消耗內(nèi)存，但是申請出來的內(nèi)存，只要沒真正touch過，是不算的，因?yàn)闆]有真正為之分配物理頁面。
我們實(shí)際進(jìn)程使用的物理頁面應(yīng)該用?resident set size?來算的，遍歷所有的進(jìn)程，就可以知道所有的所有的進(jìn)程使用的內(nèi)存。
我們來實(shí)驗(yàn)下RSS的使用情況：
$?cat?RSS.sh
#/bin/bash
for?PROC?in?`ls??/proc/|grep?"^[0-9]"`
do
??if?[?-f?/proc/$PROC/statm?];?then
??????TEP=`cat?/proc/$PROC/statm?|?awk?'{print?($2)}'`
??????RSS=`expr?$RSS?+?$TEP`
??fi
done
RSS=`expr?$RSS?\*?4`
echo?$RSS"KB"
$?./RSS.sh
7024692KB
從數(shù)字來看，我們的進(jìn)程使用了大概7024M內(nèi)存，距離7637M還有幾百M(fèi)內(nèi)存哪里去了？哪里去了？貓吃掉了？
我們再回頭來仔細(xì)看下?nmon?的內(nèi)存統(tǒng)計(jì)表。
那個(gè)該死的slab是什么呢？那個(gè)PageTables又是什么呢？
簡單的說內(nèi)核為了高性能每個(gè)需要重復(fù)使用的對象都會有個(gè)池，這個(gè)slab池會cache大量常用的對象，所以會消耗大量的內(nèi)存。運(yùn)行命令：
$?slabtop
我們可以看到：
從圖我們可以看出各種對象的大小和數(shù)目，遺憾的是沒有告訴我們slab消耗了多少內(nèi)存。我們自己來算下好了：
$?echo?`cat?/proc/slabinfo?|awk?'BEGIN{sum=0;}{sum=sum+$3*$4;}END{print?sum/1024/1024}'`?MB
904.256?MB
好吧，把每個(gè)對象的數(shù)目*大小，再累加，我們就得到了總的內(nèi)存消耗量: 904M
那么PageTables呢？我們?nèi)f能的內(nèi)核組的同學(xué)現(xiàn)身了：
伯瑜: 你還沒有計(jì)算page tables的大小，還有struct page也有一定的大小（每個(gè)頁一個(gè),64bytes），如果是2.6.32的話，每個(gè)頁還有一個(gè)page_cgroup(32bytes)，也就是說內(nèi)存大小的2.3%(96/4096)會被內(nèi)核固定使用的 含黛: struct page是系統(tǒng)boot的時(shí)候就會根據(jù)內(nèi)存大小算出來分配出去的，18內(nèi)核是1.56%左右，32內(nèi)核由于cgroup的原因會在2.3%
好吧，知道是干嘛的啦，管理這些物理頁面的硬開銷，那么具體是多少呢？
$?echo?`grep?PageTables?/proc/meminfo?|?awk?'{print?$2}'`?KB
58052?KB
好吧，小結(jié)下！內(nèi)存的去向主要有3個(gè)：
1、進(jìn)程消耗。 2、slab消耗 3、pagetable消耗。
我把三種消耗匯總下和free出的結(jié)果比對下，下面把命令匯合在一起:
$?cat?cm.sh
#/bin/bash
for?PROC?in?`ls?/proc/|grep?"^[0-9]"`
do
??if?[?-f?/proc/$PROC/statm?];?then
??????TEP=`cat?/proc/$PROC/statm?|?awk?'{print?($2)}'`
??????RSS=`expr?$RSS?+?$TEP`
??fi
done
RSS=`expr?$RSS?\*?4`
PageTable=`grep?PageTables?/proc/meminfo?|?awk?'{print?$2}'`
SlabInfo=`cat?/proc/slabinfo?|awk?'BEGIN{sum=0;}{sum=sum+$3*$4;}END{print?sum/1024/1024}'`
echo?$RSS"KB",?$PageTable"KB",?$SlabInfo"MB"
printf?"rss+pagetable+slabinfo=%sMB\n"?`echo?$RSS/1024?+?$PageTable/1024?+?$SlabInfo|bc`
free?-m
$?./cm.sh
7003756KB,?59272KB,?904.334MB
rss+pagetable+slabinfo=7800.334MB
?????????????total???????used???????free?????shared????buffers?????cached
Mem:?????????48262???????8050??????40211??????????0?????????17????????404
-/+?buffers/cache:???????7629??????40633
Swap:?????????2047????????336???????1711
free 報(bào)告說?7629M， 我們的cm腳本報(bào)告說?7800.3M， 我們的CM多報(bào)了?171M。
damn,這又怎么回事呢？
我們重新校對下我們的計(jì)算。我們和nmon來比對下，slab和pagetable的值是吻合的。那最大的問題可能在進(jìn)程的消耗計(jì)算上。
resident resident set size 包括我們使用的各種庫和so等共享的模塊，在前面的計(jì)算中我們重復(fù)計(jì)算了。
$?pmap?`pgrep?bash`
...
22923:???-bash
0000000000400000????848K?r-x--??/bin/bash
00000000006d3000?????40K?rw---??/bin/bash
00000000006dd000?????20K?rw---????[?anon?]
00000000008dc000?????36K?rw---??/bin/bash
00000000013c8000????592K?rw---????[?anon?]
000000335c400000????116K?r-x--??/lib64/libtinfo.so.5.7
...
0000003ec5220000??????4K?rw---??/lib64/ld-2.12.so
0000003ec5221000??????4K?rw---????[?anon?]
0000003ec5800000???1628K?r-x--??/lib64/libc-2.12.so
...
0000003ec5b9c000?????20K?rw---????[?anon?]
00007f331b910000??96836K?r----??/usr/lib/locale/locale-archive
00007f33217a1000?????48K?r-x--??/lib64/libnss_files-2.12.so
...
00007f33219af000?????12K?rw---????[?anon?]
00007f33219bf000??????8K?rw---????[?anon?]
00007f33219c1000?????28K?r--s-??/usr/lib64/gconv/gconv-modules.cache
00007f33219c8000??????4K?rw---????[?anon?]
00007fff5e553000?????84K?rw---????[?stack?]
00007fff5e5e4000??????4K?r-x--????[?anon?]
ffffffffff600000??????4K?r-x--????[?anon?]
?total???????????108720K
多出的171M正是共享庫重復(fù)計(jì)算的部分。
但是由于每個(gè)進(jìn)程共享的東西都不一樣，我們也沒法知道每個(gè)進(jìn)程是如何共享的，沒法做到準(zhǔn)確的區(qū)分。
所以只能留點(diǎn)小遺憾，歡迎大家來探討。
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