内存性能分析
性能指标
常见内存参数
- top
- VIRT: 进程虚拟内存的大小，只要是进程申请过的内存，即便还没有真正分配物理内存，也会计算在内。虚拟内存通常不会全部分配为物理内存,通常情况下,没个进程的虚拟内存比常驻内存大很多.
- RES 是常驻内存的大小，也就是进程实际使用的物理内存大小，但不包括 Swap 和共享内存。
- SHR 是共享内存的大小，比如与其他进程共同使用的共享内存、加载的动态链接库以及程序的代码段等。
- %MEM 是进程使用物理内存占系统总内存的百分比。
- free
- Buffer: 是对磁盘数据读写的缓存
- Cache: 是文件数据读写的缓存
分析思路
主要分析思路为三块
- 系统内存使用情况
- 进程内存使用情况
- Swap内存使用情况
系统内存使用情况
- 已用内存和剩余内存: 已经使用和还未使用的内存
- 共享内存: 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:
- 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
- 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。
进程内存使用情况
- 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: 是指通过 Swap 换出到磁盘的内存
- 缺页异常: 系统调用内存分配请求后，并不会立刻为其分配物理内存，而是在请求首次访问时，通过缺页异常来分配。
- 次缺页异常: 可以直接从物理内存中分配。
- 主缺页异常: 需要磁盘 I/O 介入（比如 Swap）时
Swap内存使用情况
- 已用空间和剩余空间: 已经使用和没有使用的内存空间。
- 换入和换出速度: 表示每秒钟换入和换出内存的大小。
排查思路
- free,top 查看系统整体内存情况
- vmstat,pidstat,sar 查看一段时间内存的使用情况
- 详细分析，比如内存分配分析、缓存/缓冲区分析、具体进程的内存使用分析等
常见优化思路
- 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。
- 减少内存的动态分配。比如，可以使用内存池、大页（HugePage）等。
- 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。
- 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。
- 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
注: 某些图和案例来源自倪鹏飞老师的<<linux性能优化实战>>