在CentOS 7上查看和管理内存使用情况

在Linux系统中，内存管理是一个至关重要的方面，尤其在生产环境中，了解系统内存的使用情况可以帮助管理员优化系统性能，检测内存泄漏，合理分配资源，从而确保系统的稳定运行。本文将详细介绍在CentOS 7系统中如何使用常见的内存监控工具，如free、top、ps等，并深入探讨这些工具的各种参数和用法，以便读者能够全面掌握系统内存的监控与管理。

free 命令详解

基本用法

free命令是Linux系统中最常用的查看内存使用情况的命令之一，它能够显示系统中的物理内存和交换内存的使用情况。其基本语法如下：

free [选项]

常用选项

-b：以字节为单位显示内存使用情况。
-k：以KB为单位显示内存使用情况（默认选项）。
-m：以MB为单位显示内存使用情况。
-g：以GB为单位显示内存使用情况。
-t：在输出的最后一行显示总内存使用情况。
-s <间隔时间>：周期性地显示内存使用情况，间隔时间为指定的秒数。
-c <次数>：指定周期性显示内存使用情况的次数。
-h：以人类可读的方式显示内存使用情况，例如，将数字转换为易于理解的单位（GB、MB、KB等）。

示例

以下是一些使用free命令的示例：

1. 以人类可读的方式显示内存使用情况

[root@VM-16-3-centos ~]# free -htotal        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           2.0G        1.6G         85M        776K        305M        238M
Swap:            0B          0B          0B

2. 显示总内存使用情况

[root@VM-16-3-centos ~]# free -httotal        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           2.0G        1.6G         86M        776K        305M        239M
Swap:            0B          0B          0B
Total:         2.0G        1.6G         86M

输出解释

total：总物理内存
used：已经使用的内存
free：没有使用的内存
shared：多进程共享内存
buff/cache：读写缓存内存
available：应用程序可用的物理内存

这些信息能够帮助我们快速了解系统当前的内存使用情况，评估内存的分配和使用效率。

top 命令详解

top命令是Linux系统中另一个非常强大的工具，用于实时监控系统的资源使用情况，包括CPU、内存、交换分区的使用情况，以及各个进程的详细信息。

基本用法

top [选项]

常用选项

-d seconds：设置top命令的刷新间隔时间，默认为3秒。
-u username：只显示指定用户名的进程信息。
-p pid：只显示指定进程ID的信息。
-n iterations：设置top命令的循环次数，即显示的次数。
-s field：按指定字段对进程进行排序，默认按CPU使用率排序。可选字段包括pid、user、pr、ni、virt、res、shr、s、%cpu、%mem、time+、time、command。
-o field：按指定字段对进程进行排序，与-s参数不同的是，-o参数可同时指定多个字段进行排序。
-c：显示完整的命令行信息。

示例

以下是一些使用top命令的示例：

1. 默认显示系统资源使用情况

[root@VM-16-3-centos ~]# top
top - 15:47:19 up 164 days,  6:58,  1 user,  load average: 0.21, 0.20, 0.13
Tasks: 105 total,   1 running, 104 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.3 us,  0.5 sy,  0.0 ni, 97.5 id,  0.7 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  2046684 total,    95396 free,  1648520 used,   302768 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.   241956 avail Mem

2. 显示完整的命令行信息

[root@VM-16-3-centos ~]# top -c
top - 15:47:56 up 164 days,  6:59,  1 user,  load average: 0.11, 0.17, 0.13
Tasks: 105 total,   1 running, 104 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.8 us,  0.7 sy,  0.0 ni, 98.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  2046684 total,    94868 free,  1648668 used,   303148 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.   241808 avail Mem

输出解释

USER：进程所有者的用户名
PID：进程ID
%CPU：进程占用CPU的百分比
%MEM：进程占用内存的百分比
VSZ：进程占用的虚拟内存大小，单位为KB
RSS：进程占用的实际物理内存大小，单位为KB
TTY：进程所在的终端
STAT：进程状态，包括R（运行）、S（睡眠）、T（停止）、Z（僵尸进程）等
START：进程启动的时间
TIME：进程占用CPU的时间
COMMAND：进程命令

通过这些信息，我们可以详细了解每个进程的资源使用情况，从而找出占用资源较多的进程，进行优化或处理。

ps 命令详解

ps命令用于显示当前系统的进程状态。它提供了比top命令更为灵活的进程显示和过滤功能。

基本用法

ps [选项]

常用选项

a：显示所有进程，包括其他用户的进程。
u：以用户为主要输出格式，包括进程用户、进程ID、CPU使用率、内存占用等。
x：显示没有控制终端的进程。
-e：显示所有进程。
-f：显示完整格式的进程信息。
-o format：自定义输出格式。
--sort：按照指定字段排序。

示例

1. 按内存使用排序显示前5个进程

[root@VM-16-3-centos ~]# ps aux --sort=-rss | head -n 5
USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
mysql     1180  0.0 13.8 1612496 283868 ?      Sl    2023 155:13 /usr/sbin/mysqld --daemonize --pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid
root      3997  0.0 13.4 2691696 275900 ?      Sl    2023 191:01 java -jar dbd-1.0.0-SNAPSHOT.jar
root      4457  0.0 13.3 2698236 273284 ?      Sl    2023 227:17 java -jar lim-0.0.1-SNAPSHOT.jar
root      7843  0.1 12.7 2705412 261332 ?      Sl   Apr09   5:26 java-jar station-0.0.1-SNAPSHOT.jar

输出解释

USER：进程所有者的用户名
PID：进程ID
%CPU：进程占用CPU的百分比
%MEM：进程占用内存的百分比
VSZ：进程占用的虚拟内存大小，单位为KB
RSS：进程占用的实际物理内存大小，单位为KB
TTY：进程所在的终端
STAT：进程状态
START：进程启动的时间
TIME：进程占用CPU的时间
COMMAND：进程命令

通过ps命令，我们可以灵活地显示和过滤系统中的进程信息，根据需要进行排序和筛选，从而更好地管理和优化系统资源。

进阶：系统内存分析与优化

在了解了基本的内存查看工具后，我们可以进一步进行系统内存的分析与优化。以下是一些高级技巧和方法。

使用 vmstat 进行系统性能监控

vmstat命令提供了有关系统整体性能的详细统计信息，包括内存、CPU、进程和I/O的详细情况。它的基本语法如下：

vmstat [选项] [间隔] [次数]

示例

1. 每2秒刷新一次，显示5次

[root@VM-16-3-centos ~]# vmstat 2 5
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  95396 302768 1035752    0    0     1     2    1    1  1  1 98  0  00  0      0  95396 302768 1035752    0    0     0     0  101  198  0  0 100  0  00  0      0  95396 302768 1035752    0    0     0     0  109  215  0  0 100  0  00  0      0  95396 302768 1035752    0    0     0     0   94  170  0  0 100  0  00  0      0  95396 302768 1035752    0    0     0     0  106  188  0  0 100  0  0

输出解释

procs：进程信息，包括等待运行的进程数（r）和在非中断睡眠状态的进程数（b）。
memory：内存信息，包括已交换出的内存（swpd）、空闲内存（free）、缓冲内存（buff）、缓存内存（cache）。
swap：交换分区信息，包括从交换区读取的内存（si）和写入交换区的内存（so）。
io：I/O信息，包括从块设备接收的块数（bi）和发送到块设备的块数（bo）。
system：系统信息，包括每秒中断次数（in）和每秒上下文切换次数（cs）。
cpu：CPU信息，包括用户时间（us）、系统时间（sy）、空闲时间（id）、等待I/O时间（wa）、虚拟机时间（st）。

通过vmstat命令，我们可以全面监控系统的运行状态，及时发现和处理性能瓶颈。

内存优化技巧

减少缓存压力：在服务器上运行大型应用程序时，缓存可能会占用大量内存。可以通过调整内核参数来优化缓存使用，例如减少dirty_ratio参数：
```
sysctl -w vm.dirty_ratio=10
```
释放缓存：可以通过以下命令手动释放内存中的缓存：
```
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
```
监控并优化应用程序：使用ps、top等命令找出内存使用率高的进程，对应用程序进行优化，释放不必要的资源。
合理配置交换空间：确保交换空间的大小合适，以便在物理内存不足时，系统能够正常运行。
调整OOM Killer策略：在内存紧张时，OOM Killer会终止一些进程。可以通过调整oom_score_adj和oom_score_adj_min等参数来改变OOM Killer的行为。

内存泄漏检测

内存泄漏是指程序在运行过程中动态分配内存而没有及时释放，导致内存使用量逐渐增加，最终可能耗尽系统内存。以下是一些检测和处理内存泄漏的方法：

使用Valgrind工具：Valgrind是一个强大的内存检测工具，可以检测出程序中的内存泄漏问题。
```
valgrind --leak-check=yes ./your_program
```
使用GDB调试：通过GDB调试程序，查看内存分配和释放情况，找出未释放的内存。
```
gdb ./your_program
(gdb) run
```
日志分析：检查应用程序的日志文件，查看是否有内存泄漏的相关错误信息。
定期重启服务：对于一些长时间运行的服务，可以定期重启服务，以释放可能存在的内存泄漏。