引 言: top命令做为Linux下最经常使用的性能分析工具之一，能够监控、收集进程的CPU、IO、内存使用状况。好比咱们能够经过top命令得到一个进程使用了多少虚拟内存（VIRT）、物理内存（RES）、共享内存（SHR）。windows
最近遇到一个咨询问题，某产品作性能分析须要获取进程占用物理内存的实际大小（不包括和其余进程共享的部分），看似很简单的问题，但通过研究分析后，发现背后有不少故事……数据结构
1 VIRT RES SHR的准确含义
三个内存指标，VRIT，RES，SHR准确含义是什么？谁能告诉咱们？MAN页？Linux专家？SUSE工程师？Linus？谁能说出最正确答案？没人！由于唯有源代码才是最正确的答案。函数
那咱们就去看下源码吧，这就是开源软件的最大的好处。工具
首先这三个数据的源头，确定是内核，进程的相关数据结构确定是由内核维护。那么top做为一个用户空间的程序，要想获取内核空间的数据，就须要经过系统接口（API）获取。而proc文件系统是Linux内核空间和用户空间交换数据的一个途径，并且是很是重要的一种途径，这点和windows更倾向于基于函数调用的形式不一样。post
当你调用系统函数read读取一个普通文件时，内核执行对应文件系统的代码从磁盘传送文件内容给你。性能
当你调用系统函数read读取一个 proc文件时，内核执行对应的proc文件系统的代码从内核的数据结构中传送相关内容给你。proc文件和磁盘没有关系。只是系统接口而已。spa
而一个进程的相关信息，Linux所有经过/proc/<pid>/内的文件告诉了咱们。blog
以下，你可使用普通的文件读写工具，好比cat获取进程的各类信息。这比函数调用的方式灵活多了、丰富多了。接口
回到咱们的问题，top命令显示的进程信息，确定也是经过proc获取的，由于除此以外没有其余途径，没有系统函数能够作这个事情，top也不可能越过用户层直取内核获取数据。进程
带着以上信息，很快就能够从top的源码中找到关键代码：
啊哈，statm文件：
根据sscanf的顺序，第一个值是VIRT，第二个值是RES，第三个值是SHR！
等等，好像数值对不上，top显示的SHR是344k，而statm给出的是86！
再来看一行关键代码：
statm显示的是页数，top显示的是KB。X86下，一页是4KB，86 * 4 = 344。这就对了！
因而乎，咱们找到了最关键的入口，接下来按图索骥，看看内核是怎么产生statm文件内容就能够了。~~
proc_pid_statm函数负责产生statm文件内容，当你使用cat命令打印statm文件时，内核中的这个函数会执行。
proc_pid_statm获取进程的mm_struct数据结构，而这个数据结构就是进程的内存描述符，经过它能够获取进程内存使用、映射的所有信息。
进一步考察task_statm函数，能够看到：
第一个值（VIRT）就是mm->total_vm，即进程虚存的总大小，这个比较清晰，只要进程申请了内存，不管是malloc仍是堆栈仍是全局，都会计入这个值；
第二个值（RES）是mm->file_rss+mm->anon_rss；
第三个值（SHR）是mm->file_rss。
RES要和SHR结合者看，内核把物理内存分为了两部分，一部分是映射至文件的，一部分是没有映射至文件的即匿名内存，彻底和共不共享没有关系！
但file_rss为何叫作shared呢？应该是一种指示性表述，表示这部份内存多是共享的。但并不表明真正共享了。那么到底哪些计入file_rss？经过查阅相关代码，发现（可能有遗漏）：
l 程序的代码段。
l 动态库的代码段。
l 经过mmap作的文件映射。
l 经过mmap作的匿名映射，但指明了MAP_SHARED属性。
l 经过shmget申请的共享内存。
即进程经过以上方式占用的物理内存，计入file_rss，也就是top的SHR字段。咱们看到通常这些内存都是以共享方式存在。但若是某个动态库只一个进程在使用，它的代码段就没有被共享着。
反过来再来看anon_rss统计的内容，是否就必定是独占的？也不是，好比新fork以后的子进程，因为copy on write机制，在页面被修改以前，和父进程共享。这部分值并不体如今top命令的SHR字段内。
综上所述top命令显示的SHR字段，并非准确描述了进程与其余进程共享使用的内存数量，是存在偏差的。
那么如何获取进程准确的共享内存数量？
2 获取进程准确的共享内存数量
咱们注意到在描述进程信息的proc/<pid>内，有一个smaps文件，里面展现了全部内存段的信息，其中有Shared_Clean Shared_Dirty Private_Clean Private_Dirty:几个字段。
找到相关代码，能够看到，一个页面若是映射数>=2计入Shared_* ； 若是=1计入Private_*。（脏页计入*_Dirty，不然计入*_Clean）
统计smaps文件内全部段的Shared_*值的总和就是进程准确的共享内存数量！
统计smaps文件内全部段的Private_*值的总和就是进程准确的独占内存数量！
3 总结
经过以上分析，咱们能够获得以下结论：
l top命令经过解析/proc/<pid>/statm统计VIRT和RES和SHR字段值。
l VIRT是申请的虚拟内存总量。
l RES是进程使用的物理内存总和。
l SHR是RES中”映射至文件”的物理内存总和。包括：
程序的代码段。
动态库的代码段。
经过mmap作的文件映射。
经过mmap作的匿名映射，但指明了MAP_SHARED属性。
经过shmget申请的共享内存。
l /proc/<pid>/smaps内Shared_*统计的是RES中映射数量>=2的物理内存。
l /proc/<pid>/smaps内Private_*统计的是RES中映射数量=1的物理内存。