引言
学生时代经常听到老师和同学说到学习 linux 的重要性。但是当时看到这个命令行界面就头疼，也就草草地应付学了一下，哎嘛，还是游戏香！
但是当前两天自己捣鼓服务器的时候，发现自己部署的一个服务总是崩溃，最终发现是服务器的内存不够了。
现在要查询问题原因又头疼了！害，只怪之前没有好好学习实践，该头疼还是会头疼，只不过是早晚的事儿。（咳咳，也奉劝后来者，若想要在从事相关领域，基础知识还是打打牢，内功心法多学一点总没错）。
今天这篇文章简单介绍一下 linux 系统中如何对内存进行分析。
常见的内存分析工具介绍
/proc/meminfo
cat /proc/meminfo
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| MemTotal | 系统总内存，通常会比硬件内存要小一些，是由于 BIOS、内核等也会占用一定的内存。 |
| MemFree | 系统空闲内存, 物理内存剩余。 |
| MemAvailable | 应用程序可用内存，和 MemFree 的区别在于：MemFree 就是内存条剩余的空间，是系统层面的。而 MemAvailable 则是应用程序层面的，系统中有些内存虽然被使用了，但是有一部分是可以回收的，如：Buffers、Cached 等，当应用程序需要使用内存时，系统会主动释放这部分内存。 |
| Buffers | 缓冲区内存，用来缓存尚未“写入”磁盘的内容。 |
| Cached | 缓存从磁盘“读取”出来的东西。 |
buffer 被用来当成对 io 设备写的缓存。而 cache 被用来当作对 io 设备的读缓存。这里的 io 设备，主要指的是块设备文件和文件系统上的普通文件。
MemAvailable = MemFree + Buffers + Cached
请注意，这只是一个很理想的计算方式，实际中的数据往往有较大的误差。
free
free -h
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| Mem | 行（第二行）内存的使用情况 |
| Swap | 行（第三行）交换空间的使用情况。可以将其想象成 windows 的虚拟内存，当内存不足时，把一部分硬盘空间虚拟成内存使用。 |
| total | 总可用物理内存。 |
| used | 已使用的物理内存和交换空间。 |
| free | 系统尚未使用的物理内存。 |
| shared | 共享内存空间。 |
| buff/cache | 列显示被 buffer 和 cache 使用的物理内存大小，这部分内存是当应用程序需要使用时系统可以主动释放的，通常将系统中经常使用的文件、块设备文件进行缓存。 |
| available | 应用程序可用内存。 |
MemTotal = used + free + buff/cache
vmstat
vmstat 2 3 第一个参数代表隔几秒执行一次，第二个参数是执行多少次退出。若不给第二个参数，则会持续输出内容，需要 Ctrl+C 来退出。
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| r | Procs(进程)，等待执行的任务数，即有多少进程在等待 cpu 执行任务，可用于分析 cpu，一般这个值不会大于 cpu 的个数，如果超过了，会出现 cpu 瓶颈 |
| b | 有多少进程在等待 io |
| swpd | 正在使用虚拟内存的大小，单位 k |
| free | 空闲内存的大小 |
| buff | 已用的 buff 大小，对块设备的读写进行缓冲 |
| cache | 已用的 cache 大小，文件系统的 cache |
| si | 每秒从交换区写入内存的大小（单位：kb/s） |
| so | 每秒从内存写到交换区的大小 |
| bi | io 分析，每秒读取的块数（读磁盘） |
| bo | io 分析，每秒写入的块数（写磁盘） |
| in | 每秒中断数，包括时钟中断（越小越好） |
| cs | 每秒上下文切换数（越小越好）,值太大需要考虑降低进程或线程数目 |
| us | 用户进程执行消耗 cpu 时间(user time)，若是长期使用超过 50%，则需要考虑优化算法或者实施其他措施 |
| sy | 系统进程消耗 cpu 时间(system time)，该值过高，需要检查是什么导致的内核消耗的 cpu 资源多，需要优化。通常情况 us + sy 的参考值为 80% |
| id | 空闲时间(包括 io 等待时间)，一般来说 us+sy+id=100 |
| wa | 等待 io 时间，wa 过高时，说明 io 等待比较严重，这可能是由于磁盘大量随机访问造成的，也有可能是磁盘的带宽出现瓶颈。 |
top
top 可以看到进程 PID，若发现失控的进程，可以找到对应的进程进行故障排除（kill）。
命令行交互，实时刷新展示数据，q 退出。
基于上面所讲述的，基本上都能看懂含义，下面的几个没见过的列一下。
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| VIRT | virtual memory usage 虚拟内存占用大小 |
| RES | resident memory usage 实际内存占用 |
| SHR | shared memory 共享内存占用 |
ps
ps aux --sort=rss 按 rss 正序排序。
和 top 差不多，就不详细解释了。
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| %MEM | 进程占用物理内存的百分比 |
| VSZ | 使用的虚拟内存大小 |
| RSS | 进程使用物理内存大小，重点关注这个值 |
pmap
pmap -x pid 用于查看进程的内存映像信息，看哪些地方用了多少内存。
| 单词 | 解释 |
|---|---|
| Address | 占用内存的文件的内存起始地址 |
| Kbytes | 占用内存的字节数 |
| RSS | 实际占用内存大小 |
| Dirty | 脏页大小 |
| Mapping | 占用内存的文件，[anon] 为已分配的内存，[stack] 为程序堆栈 |
最后的 total 为统计的总值。通常当想看这个程序的内存消耗情况，可以只看最后一行，如下：
while true; do pmap -x pid | tail -1; sleep 1; done
总结
上述工具都是 linux 自带的，当然也有很多更高级的工具。实际工作中，挑自己用的顺手的用就行了，基本上用顺手了都能够定位问题。我一般的使用：
- 只查看系统的内存使用情况：
free -h，很直观。 - 分析进程内存占用:
top/ps都不错。 - 深入分析：
pmap
当然了，也可以在服务器安装运维管理面板，目前开源的项目也很多，直接通过图形化界面来查看更加方便。
所有的工具都是为了解决问题而使用的，不要为了使用工具而使用工具，本篇记录一下常用工具，也方便之后自己进行回顾，可以先大概了解工具都能做什么，真正需要用到的时候再详细去了解使用即可。
参考
- linux内存管理（详解）
- 一文掌握 Linux 性能分析之内存篇
- Linux内存占用分析的几个方法，你知道几个？
- 超全整理！Linux 性能分析工具汇总
- Linux内存机制 Swap机制以及如何手动释放swap和内存
- Linux中的buff/cache内存
- Linux buffer/cache 内存占用过高的原因以及解决办法
