Linux性能优化实战学习笔记：第二十一讲

一 内存性能指标

一、系统内存使用状况

共享内存：是经过tmpfs实现的，因此它的大小也就是tmpfs使用的大小了tmpfs其实也是一种特殊的缓存

可用内存：是新进程可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、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，能够加快之后再次访问的速度。

二、另外一部分，则是 Slab 分配器中的可回收内存二、进程内存使用状况，

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，内核就能够把分散的写集中起来，统一优化磁盘写入。

二、进程内存使用状况

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，即便尚未分配物理内存，也算做虚拟内存

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，常驻内存通常会换算成占系统总内存的百分比，也就是进程的内存使用率。

共享内存：既包括与其余进程共同使用的真实的共享内存，还包括了加载的动态连接库以及程序的代码段等。

Swap 内存：是指经过 Swap 换出到磁盘的内存。

三、缺页异常

两种缺页异常

一、能够直接从物理内存中分配时，被称为次缺页异常。
二、须要磁盘 I/O 介入（好比 Swap）时，被称为主缺页异常.

显然，主缺缺页异常升高，就意味着须要磁盘 I/O，那么内存访问也会慢不少

四、内存指标思惟导图

2、内存性能工具

一、案例总结分析

首先，你应该注意到了，全部的案例中都用到了 free。这是个最经常使用的内存工具，能够查看系统的总体内存和 Swap使用状况。相对应的，你能够用 top 或 ps，查看进程的内

而后，在缓存和缓冲区的原理篇中，咱们经过 proc 文件系统，找到了内存指标的来源；并经过 vmstat，动态观察了内存的变化状况。与 free 相比，

vmstat 除了能够动态查看内存变化，还能够区分缓存和缓冲区、Swap 换入和换出的内存大小。

接着，在缓存和缓冲区的案例篇中，为了弄清楚缓存的命中状况，咱们又用了 cachestat ，查看整个系统缓存的读写命中状况，并用 cachetop 来观察每一个进程缓存的读写命中状况

再接着，在内存泄漏的案例中，咱们用 vmstat，发现了内存使用在不断增加，又用 memleak，确认发生了内存泄漏。经过 memleak 给出的内存分配栈，咱们找到了内存泄漏的泄漏。经过 memleak 给出的内存分配栈，咱们找到了内存泄漏的可疑位置。

最后，在 Swap 的案例中，咱们用 sar 发现了缓冲区和和 Swap 升高的问题。经过 cachetop，咱们找到了缓冲区升高的根源；经过对比剩余内存跟 /proc/zonei/zoneinfo 的内存阈，咱们发现 Swap 升高是内存回收致使的。案例最后，咱们还经过 /proc 文件系统，找出了 Swap 所影响的进程。

二、根据指标找工具

三、根据工具找指标

3、如何迅速分析内存的性能瓶颈

一、如何定位系统瓶颈？

在实际生产环境中，咱们但愿的是，尽量快地定位系统瓶颈，而后尽量快地优化性能，也就是要又快又准地解决性能问题。

举个最简单的例子，当你看到系统的剩余内存很低时，是否是就说明，进程必定不能申请分配新内存了呢？固然不是，由于进程可使用的内存，除了剩余内存，还包括了可回收的缓存和缓冲区。

因此，为了迅速定位内存问题，我一般会先运行几个覆盖面比较大的的性能工具，好比 free、top、vmstat、pidstat 等。

具体的分析思路主要有这几步。

一、先用 free 和 top，查看系统总体的内存使用状况。

二、再用 vmstat 和 pidstat，查看一段时间的趋势，，从而判断出内存问题的类型。

三、最后进行详细分析，好比内存分配分析、缓存 / 缓冲区分析、具体进程的内存使用分析等。

二、定位系统瓶颈流程图

 

 三、使用方法

第一个例子，当你经过 free，发现大部份内存都被缓存占用后，可使用 vmstat 或者 sar 观察一下缓存的变化趋势，确认缓存的使用是否还在继续增大。

若是继续增大，则说明致使缓存升高的进程还在运行，那你就能用缓存 / 缓冲区分析工具（好比 cachetop、、slabtop 等），分析这些缓存到底被哪里占用。

 

第二个例子，当你 free 一下，发现系统可用内存不足时，首先要确认内存是否被缓存 / 缓冲区占用。排除缓存 / 缓冲区后，你能够继续用 pidstat 或者 top，定位占用内占用内存最多的进程

找出进程后，再经过进程内存空间工具(好比pmap)，分析进程地址空间中内存的使用状况就能够了

 

第三个例子，经过vmstat或者sar发现内存在不断增加后，能够分析是否存在内存泄漏的问题，好比你可使用内存分配工具memleak，检查是否存在内存泄漏

问题，memleak会为你输出内存邪路的进程以及调用堆栈。