1. free
root@node02:~# free -m total used free shared buff/cache available
Mem: 3919 1194 1738 1 986 2446
Swap: 0 0 0free 输出的是一个表格，其中的数值都默认以字节为单位。表格总共有两行六列，这两行分别是物理内存 Mem 和交换分区 Swap 的使用情况，而六列中，每列数据的含义分别为：
第一列，total 是总内存大小；
第二列，used 是已使用内存的大小，包含了共享内存；
第三列，free 是未使用内存的大小；
第四列，shared 是共享内存的大小；
第五列，buff/cache 是缓存和缓冲区的大小；
最后一列，available 是新进程可用内存的大小。
注意一下，最后一列的可用内存 available 。available 不仅包含未使用内存，还包括了可回收的缓存，所以一般会比未使用内存更大。不过，并不是所有缓存都可以回收，因为有些缓存可能正在使用中。
2.top
top - 14:36:39 up 4 days, 13:51, 4 users, load average: 0.15, 0.15, 0.10
Tasks: 186 total, 1 running, 105 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 2.0 us, 1.2 sy, 0.0 ni, 96.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 4013240 total, 1778100 free, 1223896 used, 1011244 buff/cache
KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 2504420 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 1 root 20 0 159908 6288 3732 S 5.6 0.2 5:13.78 systemd
与内存相关的有如下几个指标：
VIRT 是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。
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。
除了要认识这些基本信息，在查看 top 输出时，你还要注意两点。
第一，虚拟内存通常并不会全部分配物理内存。从上面的输出，你可以发现每个进程的虚拟内存都比常驻内存大得多。
第二，共享内存 SHR 并不一定是共享的，比方说，程序的代码段、非共享的动态链接库，也都算在 SHR 里。当然，SHR 也包括了进程间真正共享的内存。所以在计算多个进程的内存使用时，不要把所有进程的 SHR 直接相加得出结果。
3.ps
root@node02:~# ps aux | head
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 1 0.0 0.1 159908 6288 ? Ss Jan22 5:13 /sbin/init auto automatic-ubiquity noprompt
指标解释如下：
USER：该进程的所有者（用户）。
在这个例子中，用户是 root。
PID：进程ID（Process ID）。
在这个例子中，进程ID是 1。
%CPU：进程占用的CPU百分比。
在这个例子中，CPU使用率为 0.0，表示该进程当前没有占用CPU资源。
%MEM：进程占用的物理内存百分比。
在这个例子中，物理内存使用率为 0.1%。
VSZ：进程的虚拟内存大小（以KB为单位）。
在这个例子中，虚拟内存大小为 159908 KB。
RSS：进程占用的物理内存大小（以KB为单位）。
在这个例子中，物理内存大小为 6288 KB。
TTY：终端类型。
在这个例子中，终端是 ?，表示没有关联到具体的终端。
STAT：进程状态。常见的状态包括：
S：休眠（Sleeping）
R：运行（Running）
Z：僵尸进程（Zombie）
D：不可中断的休眠状态（Uninterruptible sleep）
在这个例子中，状态是 Ss，表示是一个会话（session）的首个进程。
START：进程的启动时间。
在这个例子中，启动时间是 Jan22，表示进程是在1月22日启动的。
TIME：进程占用CPU的累计时间。
4.vmstat
root@node02:~# vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st0 0 0 2732400 4668 363688 0 0 4 21 17 23 3 1 95 0 0
指标解释如下：
procs
r：表示处于运行队列中（正在运行或等待运行）的进程数。
b：表示处于不可中断睡眠状态的进程数。
memory
swpd：表示被换出到交换空间的内存大小（单位：KB）。
free：表示空闲内存大小（单位：KB）。
buff：表示用作缓冲区的内存大小（单位：KB）。
cache：表示用作缓存的内存大小（单位：KB）。
swap
si：表示每秒从磁盘读入交换区的数据量（单位：KB）。
so：表示每秒写入到磁盘的交换区数据量（单位：KB）。
I/O
bi：表示每秒从块设备读入的数据量（单位：块，一般为 512 字节）。
bo：表示每秒向块设备写入的数据量（单位：块，一般为 512 字节）。
system
in：表示每秒产生的中断数。
cs：表示每秒上下文切换的次数。
CPU
us：表示用户空间占用 CPU 时间的百分比。
sy：表示内核空间占用 CPU 时间的百分比。
id：表示空闲 CPU 时间的百分比。
wa：表示等待 I/O 的 CPU 时间百分比。
st：表示被虚拟机偷走的 CPU 时间的百分比。
Buffers 是对原始磁盘块的临时存储，也就是用来缓存磁盘的数据，通常不会特别大（20MB 左右）。这样，内核就可以把分散的写集中起来，统一优化磁盘的写入，比如可以把多次小的写合并成单次大的写等等。 Cached 是从磁盘读取文件的页缓存，也就是用来缓存从文件读取的数据。这样，下次访问这些文件数据时，就可以直接从内存中快速获取，而不需要再次访问缓慢的磁盘。
简单理解：Buffer 是对磁盘数据的缓存，而 Cache 是文件数据的缓存，它们既会用在读请求中，也会用在写请求中。
Buffer 和 Cache 的设计目的，是为了提升系统的 I/O 性能。它们利用内存，充当起慢速磁盘与快速 CPU 之间的桥梁，可以加速 I/O 的访问速度。
4.cachestat 和 cachetop
安装：
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 4052245BD4284CDD
echo "deb https://repo.iovisor.org/apt/xenial xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/iovisor.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y bcc-tools libbcc-examples linux-headers-$(uname -r)
export PATH=$PATH:/usr/share/bcc/toolscachestat 提供了整个系统缓存的读写命中情况。
HITS MISSES DIRTIES HITRATIO BUFFERS_MB CACHED_MB0 0 0 0.00% 25 7588 0 2 100.00% 25 7582 0 1 100.00% 25 758指标解释如下：
TOTAL ，表示总的 I/O 次数；
MISSES ，表示缓存未命中的次数；
HITS ，表示缓存命中的次数；
DIRTIES， 表示新增到缓存中的脏页数；
BUFFERS_MB 表示 Buffers 的大小，以 MB 为单位；
CACHED_MB 表示 Cache 的大小，以 MB 为单位。
cachetop 提供了每个进程的缓存命中情况。
$ cachetop
11:58:50 Buffers MB: 258 / Cached MB: 347 / Sort: HITS / Order: ascending
PID UID CMD HITS MISSES DIRTIES READ_HIT% WRITE_HIT%13029 root python 1 0 0 100.0% 0.0%
它的输出跟 top 类似，默认按照缓存的命中次数（HITS）排序，展示了每个进程的缓存命中情况。具体到每一个指标，这里的 HITS、MISSES 和 DIRTIES ，跟 cachestat 里的含义一样，分别代表间隔时间内的缓存命中次数、未命中次数以及新增到缓存中的脏页数。
而 READ_HIT 和 WRITE_HIT ，分别表示读和写的缓存命中率。
5.memleak
专门用来检测内存泄漏的工具memleak，memleak 可以跟踪系统或指定进程的内存分配、释放请求，然后定期输出一个未释放内存和相应调用栈的汇总情况（默认 5 秒）。
# -a 表示显示每个内存分配请求的大小以及地址
# -p 指定案例应用的PID号
# pidof 命令用于查找指定进程名称对应的进程 ID（PID）（pidof nginx）
root@node02:~# /usr/share/bcc/tools/memleak -a -p $(pidof app)
Attaching to pid 94810, Ctrl+C to quit.
cannot attach uprobe, Device or resource busy
[14:45:48] Top 10 stacks with outstanding allocations:addr = 7fbebc284340 size = 8192addr = 7fbebc286350 size = 8192addr = 7fbebc282330 size = 8192addr = 7fbebc280320 size = 8192addr = 7fbebc27e310 size = 819240960 bytes in 5 allocations from stackfibonacci+0x1f [app]child+0x4f [app]start_thread+0xdb [libpthread-2.27.so]
kswapd0专门的内核线程用来定期回收内存,为了衡量内存的使用情况，kswapd0 定义了三个内存阈值（watermark，也称为水位），分别是：
页最小阈值（pages_min）、页低阈值（pages_low）和页高阈值（pages_high）。剩余内存，则使用 pages_free 表示。
图表示它们的关系：
kswapd0 定期扫描内存的使用情况，并根据剩余内存落在这三个阈值的空间位置，进行内存的回收操作。
剩余内存小于页最小阈值，说明进程可用内存都耗尽了，只有内核才可以分配内存。
剩余内存落在页最小阈值和页低阈值中间，说明内存压力比较大，剩余内存不多了。这时 kswapd0 会执行内存回收，直到剩余内存大于高阈值为止。 剩余内存落在页低阈值和页高阈值中间，说明内存有一定压力，但还可以满足新内存请求。
剩余内存大于页高阈值，说明剩余内存比较多，没有内存压力。
我们可以看到，一旦剩余内存小于页低阈值，就会触发内存的回收。这个页低阈值，其实可以通过内核选项 /proc/sys/vm/min_free_kbytes 来间接设置。min_free_kbytes 设置了页最小阈值，而其他两个阈值，都是根据页最小阈值计算生成的，计算方法如下 ：
pages_low = pages_min*5/4
pages_high = pages_min*3/2
6.numactl
查看处理器在 Node 的分布情况，以及每个 Node 的内存使用情况。比如，下面就是一个 numactl 输出的示例：
这个界面显示，我的系统中只有一个 Node，也就是 Node 0 ，而且编号为 0 和 1 的两个 CPU， 都位于 Node 0 上。另外，Node 0 的内存大小为 3919MB，剩余内存为 1055 MB。
7.sar
# 间隔1秒输出一组数据
# -r表示显示内存使用情况，-S表示显示Swap使用情况
root@node02:~# sar -r -S 1
Linux 4.15.0-213-generic (node02) 01/30/2024 _x86_64_ (2 CPU)03:39:42 PM kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty
03:39:43 PM 1029744 2052872 2983496 74.34 70060 1048668 2222692 17.92 917792 430188 59203:39:42 PM kbswpfree kbswpused %swpused kbswpcad %swpcad
03:39:43 PM 8388604 0 0.00 0 0.00
内存使用情况指标解释如下：
kbmemfree：可用内存，以 KB 为单位。
kbavail：可用于用户进程的内存，包括缓冲区和缓存，以 KB 为单位。
kbmemused：已使用的内存，以 KB 为单位。
%memused：已使用内存的百分比。
kbbuffers：用于缓冲的内存，以 KB 为单位。
kbcached：用于缓存的内存，以 KB 为单位。
kbcommit，表示当前系统负载需要的内存。它实际上是为了保证系统内存不溢出，对需要内存的估计值。%commit，就是这个值相对总内存的百分比。
kbactive，表示活跃内存，也就是最近使用过的内存，一般不会被系统回收。
kbinact，表示非活跃内存，也就是不常访问的内存，有可能会被系统回收。
kbdirty：脏页内存，以 KB 为单位。
交换空间使用情况指标解释如下：
kbswpfree：可用的交换空间，以 KB 为单位。
kbswpused：已使用的交换空间，以 KB 为单位。
%swpused：已使用交换空间的百分比。
kbswpcad：缓存的交换空间，以 KB 为单位。
%swpcad：缓存的交换空间的百分比。
常见的优化思路有这么几种。
最好禁止 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。
帮助文献：极客时间的Linux性能优化实战
