Linux性能优化从入门到实战：13 内存篇：内存指标/工具总结、问题定位和调优

内存性能指标

系统内存指标

• 已用内存和剩余内存很容易理解，就是已经使用和还未使用的内存。
• 共享内存是通过 tmpfs 实现的，所以它的大小也就是 tmpfs 使用的内存大小。tmpfs 其实也是一种特殊的缓存。
• 可用内存是新进程可以使用的最大内存，它包括剩余内存和可回收缓存。
• 缓存包括两部分，一部分是磁盘读取文件的页缓存，用来缓存从磁盘读取的数据，可以加快以后再次访问的速度。另一部分，则是 Slab 分配器中的可回收内存。
• 缓冲区是对原始磁盘块的临时存储，用来缓存将要写入磁盘的数据。这样，内核就可以把分散的写集中起来，统一优化磁盘写入。

进程内存指标

• 虚拟内存，包括了进程代码段、数据段、共享内存、已经申请的堆内存和已经换出的内存等。这里要注意，已经申请的内存，即使还没有分配物理内存，也算作虚拟内存。
• 常驻内存是进程实际使用的物理内存，不过，它不包括 Swap 和共享内存。
• 共享内存，既包括与其他进程共同使用的真实的共享内存，还包括了加载的动态链接库以及程序的代码段等。
• Swap 内存，是指通过 Swap 换出到磁盘的内存。

缺页异常

• 可以直接从物理内存中分配时，被称为次缺页异常。
• 需要磁盘 I/O 介入（比如 Swap）时，被称为主缺页异常。

Swap 指标

• 已用空间和剩余空间很好理解，就是字面上的意思，已经使用和没有使用的内存空间。
• 换入速度和换出速度，则表示每秒钟换入和换出内存的大小。

内存性能工具

• 系统指标工具：free、sar
• 进程指标工具：top 、ps
• 动态内存指标工具：vmstat
• 内存指标的来源：proc 文件系统（/proc/zoneinfo。。。）
• 系统缓存命中工具：cachestat
• 进程缓存命中工具：cachetop
• 内存泄漏工具：memleak

内存问题定位

内存问题调优

内存调优的核心是，保证应用程序的热点数据放到内存中，并尽量减少换页和交换。

1. 最好禁止 Swap。如果必须开启 Swap，降低 swappiness 的值，减少内存回收时 Swap 的使用倾向。
2. 减少内存的动态分配。比如，可以使用内存池、大页（HugePage）等。
3. 尽量使用缓存和缓冲区来访问数据。比如，可以使用堆栈明确声明内存空间，来存储需要缓存的数据；或者用 Redis 这类的外部缓存组件，优化数据的访问。
4. 使用 cgroups 等方式限制进程的内存使用情况。这样，可以确保系统内存不会被异常进程耗尽。
5. 通过 /proc/pid/oom_adj ，调整核心应用的 oom_score。这样，可以保证即使内存紧张，核心应用也不会被 OOM 杀死。