LINUX系統(tǒng)內(nèi)存管理的知識(shí)有哪些

LINUX系統(tǒng)內(nèi)存管理的知識(shí)有哪些

　　內(nèi)存是Linux內(nèi)核所管理的最重要的資源之一。內(nèi)存管理系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中最為重要的部分，因?yàn)橄到y(tǒng)的物理內(nèi)存總是少于系統(tǒng)所需要的內(nèi)存數(shù)量。虛擬內(nèi)存就是為了克服這個(gè)矛盾而采用的策略。系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存通過(guò)在各個(gè)進(jìn)程之間共享內(nèi)存而使系統(tǒng)看起來(lái)有多于實(shí)際內(nèi)存的內(nèi)存容量。Linux支持虛擬內(nèi)存, 就是使用磁盤作為RAM的擴(kuò)展，使可用內(nèi)存相應(yīng)地有效擴(kuò)大。核心把當(dāng)前不用的內(nèi)存塊存到硬盤，騰出內(nèi)存給其他目的。當(dāng)原來(lái)的內(nèi)容又要使用時(shí)，再讀回內(nèi)存。以下就是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理到的詳細(xì)LINUX系統(tǒng)內(nèi)存管理的知識(shí)，歡迎大家閱讀!!!

　　一、內(nèi)存使用情況監(jiān)測(cè)

　　(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)存使用情況

　　在命令行使用“Free”命令可以監(jiān)控內(nèi)存使用情況

　　代碼如下:

　　#free

　　total used free shared buffers cached

　　Mem: 256024 192284 63740 0 10676 101004

　　-/+ buffers/cache: 80604 175420

　　Swap: 522072 0 522072

　　上面給出了一個(gè)256兆的RAM和512兆交換空間的系統(tǒng)情況。第三行輸出(Mem:)顯示物理內(nèi)存。total列不顯示核心使用的物理內(nèi)存(通常大約1MB)。used列顯示被使用的內(nèi)存總額(第二行不計(jì)緩沖)。 free列顯示全部沒(méi)使用的內(nèi)存。Shared列顯示多個(gè)進(jìn)程共享的內(nèi)存總額。Buffers列顯示磁盤緩存的當(dāng)前大小。第五行(Swap:)對(duì)對(duì)換空間，顯示的信息類似上面。如果這行為全0，那么沒(méi)使用對(duì)換空間。在缺省的狀態(tài)下，free命令以千字節(jié)(也就是1024字節(jié)為單位)來(lái)顯示內(nèi)存使用情況?？梢允褂?mdash;h參數(shù)以字節(jié)為單位顯示內(nèi)存使用情況，或者可以使用—m參數(shù)以兆字節(jié)為單位顯示內(nèi)存使用情況。還可以通過(guò)—s參數(shù)使用命令來(lái)不間斷地監(jiān)視內(nèi)存使用情況：

　　#free –b –s2

　　這個(gè)命令將會(huì)在終端窗口中連續(xù)不斷地報(bào)告內(nèi)存的使用情況，每2秒鐘更新一次。

　　(2)組合watch與 free命令用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)存使用情況：

　　代碼如下:

　　#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命令會(huì)每?jī)擅雸?zhí)行 free一次，執(zhí)行前會(huì)清除屏幕，在同樣位置顯示數(shù)據(jù)。因?yàn)?watch命令不會(huì)卷動(dòng)屏幕，所以適合出長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)內(nèi)存使用率?？梢允褂?-n選項(xiàng)，控制執(zhí)行的頻率;也可以利用 -d選項(xiàng)，讓命令將每次不同的地方顯示出來(lái)。Watch命令會(huì)一直執(zhí)行，直到您按下 [Ctrl]-[C] 為止。

　　二、虛擬內(nèi)存的概念

　　(1)Linux虛擬內(nèi)存實(shí)現(xiàn)機(jī)制

　　Linux虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)需要六種機(jī)制的支持：地址映射機(jī)制、內(nèi)存分配回收機(jī)制、緩存和刷新機(jī)制、請(qǐng)求頁(yè)機(jī)制、交換機(jī)制、內(nèi)存共享機(jī)制。

　　首先內(nèi)存管理程序通過(guò)映射機(jī)制把用戶程序的邏輯地址映射到物理地址，在用戶程序運(yùn)行時(shí)如果發(fā)現(xiàn)程序中要用的虛地址沒(méi)有對(duì)應(yīng)的物理內(nèi)存時(shí)，就發(fā)出了請(qǐng)求頁(yè)要求;如果有空閑的內(nèi)存可供分配，就請(qǐng)求分配內(nèi)存(于是用到了內(nèi)存的分配和回收)，并把正在使用的物理頁(yè)記錄在緩存中(使用了緩存機(jī)制)。 如果沒(méi)有足夠的內(nèi)存可供分配，那么就調(diào)用交換機(jī)制，騰出一部分內(nèi)存。另外在地址映射中要通過(guò)TLB(翻譯后援存儲(chǔ)器)來(lái)尋找物理頁(yè);交換機(jī)制中也要用到交換緩存，并且把物理頁(yè)內(nèi)容交換到交換文件中后也要修改頁(yè)表來(lái)映射文件地址。

　　(2)虛擬內(nèi)存容量設(shè)定

　　也許有人告訴你，應(yīng)該分配2倍于物理內(nèi)存的虛擬內(nèi)存，但這是個(gè)不固定的規(guī)律。如果你的物理保存比較小，可以這樣設(shè)定。如果你有1G物理內(nèi)存或更多的話，可以縮小一下虛擬內(nèi)存。Linux會(huì)把大量的內(nèi)存用做Cache的,但在資源緊張時(shí)回收回.。你只要看到swap為0或者很小就可以放心了,因?yàn)閮?nèi)存放著不用才是最大的浪費(fèi)。

　　三、使甩vmstat命令監(jiān)視虛擬內(nèi)存使用情況

　　vmstat是Virtual Meomory Statistics(虛擬內(nèi)存統(tǒng)計(jì))的縮寫(xiě)，可對(duì)操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存、進(jìn)程、CPU活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視。它是對(duì)系統(tǒng)的整體情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不足之處是無(wú)法對(duì)某個(gè)進(jìn)程進(jìn)行深入分析。通常使用vmstat 5 5(表示在5秒時(shí)間內(nèi)進(jìn)行5次采樣)命令測(cè)試。將得到一個(gè)數(shù)據(jù)匯總它可以反映真正的系統(tǒng)情況。

　　代碼如下:

　　#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命令輸出分成六個(gè)部分：

　　(1)進(jìn)程procs：

　　r：在運(yùn)行隊(duì)列中等待的進(jìn)程數(shù) 。

　　b：在等待io的進(jìn)程數(shù) 。

　　(2)內(nèi)存memoy：

　　swpd：現(xiàn)時(shí)可用的交換內(nèi)存(單位KB)。

　　free：空閑的內(nèi)存(單位KB)。

　　buff: 緩沖去中的內(nèi)存數(shù)(單位：KB)。

　　cache：被用來(lái)做為高速緩存的內(nèi)存數(shù)(單位：KB)。

　　(3) swap交換頁(yè)面

　　si: 從磁盤交換到內(nèi)存的交換頁(yè)數(shù)量，單位：KB/秒。

　　so: 從內(nèi)存交換到磁盤的交換頁(yè)數(shù)量，單位：KB/秒。

　　(4) io塊設(shè)備:

　　bi: 發(fā)送到塊設(shè)備的塊數(shù)，單位：塊/秒。

　　bo: 從塊設(shè)備接收到的塊數(shù)，單位：塊/秒。

　　(5)system系統(tǒng)：

　　in: 每秒的中斷數(shù)，包括時(shí)鐘中斷。

　　cs: 每秒的環(huán)境(上下文)切換次數(shù)。

　　(6)cpu中央處理器：

　　cs：用戶進(jìn)程使用的時(shí)間 。以百分比表示。

　　sy：系統(tǒng)進(jìn)程使用的時(shí)間。 以百分比表示。

　　id：中央處理器的空閑時(shí)間 。以百分比表示。

　　如果 r經(jīng)常大于 4 ，且id經(jīng)常小于40，表示中央處理器的負(fù)荷很重。 如果bi，bo 長(zhǎng)期不等于0，表示物理內(nèi)存容量太小。

　　四、Linux 服務(wù)器的內(nèi)存泄露和回收內(nèi)存的方法

　　1、內(nèi)存泄漏的定義：

　　一般我們常說(shuō)的內(nèi)存泄漏是指堆內(nèi)存的泄漏。堆內(nèi)存是指程序從堆中分配的，大小任意的(內(nèi)存塊的大小可以在程序運(yùn)行期決定)，使用完后必須顯示釋放的內(nèi)存。應(yīng)用程序一般使用malloc，realloc，new等函數(shù)從堆中分配到一塊內(nèi)存，使用完后，程序必須負(fù)責(zé)相應(yīng)的調(diào)用free或delete釋放該內(nèi)存塊，否則，這塊內(nèi)存就不能被再次使用，我們就說(shuō)這塊內(nèi)存泄漏了。

　　2、內(nèi)存泄露的危害

　　從用戶使用程序的角度來(lái)看，內(nèi)存泄漏本身不會(huì)產(chǎn)生什么危害，作為一般的用戶，根本感覺(jué)不到內(nèi)存泄漏的存在。真正有危害的是內(nèi)存泄漏的堆積，這會(huì)最終消耗盡系統(tǒng)所有的內(nèi)存。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一次性內(nèi)存泄漏并沒(méi)有什么危害，因?yàn)樗粫?huì)堆積，而隱式內(nèi)存泄漏危害性則非常大，因?yàn)檩^之于常發(fā)性和偶發(fā)性內(nèi)存泄漏它更難被檢測(cè)到。存在內(nèi)存泄漏問(wèn)題的程序除了會(huì)占用更多的內(nèi)存外，還會(huì)使程序的性能急劇下降。對(duì)于服務(wù)器而言，如果出現(xiàn)這種情況，即使系統(tǒng)不崩潰，也會(huì)嚴(yán)重影響使用。

　　3、內(nèi)存泄露的檢測(cè)和回收

　　對(duì)于內(nèi)存溢出之類的麻煩可能大家在編寫(xiě)指針比較多的復(fù)雜的程序的時(shí)候就會(huì)遇到。在 Linux 或者 unix 下，C、C++語(yǔ)言是最使用工具。但是我們的 C++ 程序缺乏相應(yīng)的手段來(lái)檢測(cè)內(nèi)存信息，而只能使用 top 指令觀察進(jìn)程的動(dòng)態(tài)內(nèi)存總額。而且程序退出時(shí)，我們無(wú)法獲知任何內(nèi)存泄漏信息。

　　使用kill命令

　　使用Linux命令回收內(nèi)存，我們可以使用Ps、Kill兩個(gè)命令檢測(cè)內(nèi)存使用情況和進(jìn)行回收。在使用超級(jí)用戶權(quán)限時(shí)使用命令“Ps”，它會(huì)列出所有正在運(yùn)行的程序名稱，和對(duì)應(yīng)的進(jìn)程號(hào)(PID)。Kill命令的工作原理是：向Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核送出一個(gè)系統(tǒng)操作信號(hào)和程序的進(jìn)程號(hào)(PID)。

　　應(yīng)用例子：

　　為了高效率回收內(nèi)存可以使用命令ps 參數(shù)v：

　　代碼如下:

　　[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命令的內(nèi)存的話，使用命令：

　　代碼如下:

　　# Kill -9 3029

　　使用工具軟件

　　Memprof是一個(gè)非常具有吸引力且非常易于使用的軟件，它由Red Hat的Owen Talyor創(chuàng)立。這個(gè)工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。這個(gè)工具直接就可以執(zhí)行，并且其工作起來(lái)無(wú)需對(duì)源代碼進(jìn)行任何修改。在程序執(zhí)行時(shí)，這個(gè)工具會(huì)以圖形化的方式顯示內(nèi)存的使用情況。