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，因為系統(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矛盾而采用的策略。系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存通過在各個進程之間共享內(nèi)存而使系統(tǒng)看起來有多于實際內(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的擴展，使可用內(nèi)存相應(yīng)地有效擴大。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)原來的內(nèi)容又要使用時，再讀回內(nèi)存。

 

一、內(nèi)存使用情況監(jiān)測

 

（1）實時監(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(第二行不計緩沖)。 free列顯示全部沒使用的內(nèi)存。Shared列顯示多個進程共享的內(nèi)存總額。Buffers列顯示磁盤緩存的當(dāng)前大小。第五行(Swap:)對對換空間，顯示的信息類似上面。如果這行為全0，那么沒使用對換空間。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)來顯示內(nèi)存使用情況。可以使用—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—s參數(shù)使用命令來不間斷地監(jiān)視內(nèi)存使用情況：

 

＃free –b –s2

 

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

 

（2）組合watch與 free命令用來實時監(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命令會每兩秒執(zhí)行 free一次，執(zhí)行前會清除屏幕，在同樣位置顯示數(shù)據(jù)。因為 watch命令不會卷動屏幕，所以適合出長時間的監(jiān)測內(nèi)存使用率。可以使用 -n選項，控制執(zhí)行的頻率；也可以利用 -d選項，讓命令將每次不同的地方顯示出來。Watch命令會一直執(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)存實現(xiàn)機制

 

Linux虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)需要六種機制的支持：地址映射機制、內(nèi)存分配回收機制、緩存和刷新機制、請求頁機制、交換機制、內(nèi)存共享機制。

 

首先內(nèi)存管理程序通過映射機制把用戶程序的邏輯地址映射到物理地址，在用戶程序運行時如果發(fā)現(xiàn)程序中要用的虛地址沒有對應(yīng)的物理內(nèi)存時，就發(fā)出了請求頁要求；如果有空閑的內(nèi)存可供分配，就請求分配內(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記錄在緩存中(使用了緩存機制)。 如果沒有足夠的內(nèi)存可供分配，那么就調(diào)用交換機制，騰出一部分內(nèi)存。另外在地址映射中要通過TLB(翻譯后援存儲器)來尋找物理頁；交換機制中也要用到交換緩存，并且把物理頁內(nèi)容交換到交換文件中后也要修改頁表來映射文件地址。

 

（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會把大量的內(nèi)存用做Cache的,但在資源緊張時回收回.。你只要看到swap為0或者很小就可以放心了,因為內(nèi)存放著不用才是最大的浪費。

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）的縮寫，可對操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存、進程、CPU活動進行監(jiān)視。它是對系統(tǒng)的整體情況進行統(tǒng)計，不足之處是無法對某個進程進行深入分析。通常使用vmstat 5 5（表示在5秒時間內(nèi)進行5次采樣）命令測試。將得到一個數(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命令輸出分成六個部分：

 

(1)進程procs：

r：在運行隊列中等待的進程數(shù) 。

b：在等待io的進程數(shù) 。

 

(2)內(nèi)存memoy：

 

swpd：現(xiàn)時可用的交換內(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：被用來做為高速緩存的內(nèi)存數(shù)（單位：KB）。

 

（3） swap交換頁面

 

si: 從磁盤交換到內(nèi)存的交換頁數(shù)量，單位：KB/秒。

 

so: 從內(nèi)存交換到磁盤的交換頁數(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：用戶進程使用的時間 。以百分比表示。

sy：系統(tǒng)進程使用的時間。 以百分比表示。

id：中央處理器的空閑時間 。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看，內(nèi)存泄漏本身不會產(chǎn)生什么危害，作為一般的用戶，根本感覺不到內(nèi)存泄漏的存在。真正有危害的是內(nèi)存泄漏的堆積，這會最終消耗盡系統(tǒng)所有的內(nèi)存。從這個角度來說，一次性內(nèi)存泄漏并沒有什么危害，因為它不會堆積，而隱式內(nèi)存泄漏危害性則非常大，因為較之于常發(fā)性和偶發(fā)性內(nèi)存泄漏它更難被檢測到。存在內(nèi)存泄漏問題的程序除了會占用更多的內(nèi)存外，還會使程序的性能急劇下降。對于服務(wù)器而言，如果出現(xiàn)這種情況，即使系統(tǒng)不崩潰，也會嚴(yán)重影響使用。

 

3、內(nèi)存泄露的檢測和回收

 

對于內(nèi)存溢出之類的麻煩可能大家在編寫指針比較多的復(fù)雜的程序的時候就會遇到。在 Linux 或者 unix 下，C、C＋＋語言是最使用工具。但是我們的 C++ 程序缺乏相應(yīng)的手段來檢測內(nèi)存信息，而只能使用 top 指令觀察進程的動態(tài)內(nèi)存總額。而且程序退出時，我們無法獲知任何內(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兩個命令檢測內(nèi)存使用情況和進行回收。在使用超級用戶權(quán)限時使用命令“Ps”，它會列出所有正在運行的程序名稱，和對應(yīng)的進程號（PID）。Kill命令的工作原理是：向Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核送出一個系統(tǒng)操作信號和程序的進程號（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。這個工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。這個工具直接就可以執(zhí)行，并且其工作起來無需對源代碼進行任何修改。在程序執(zhí)行時，這個工具會以圖形化的方式顯示內(nèi)存的使用情況。

關(guān)鍵字：Linux、系統(tǒng)、內(nèi)存管理