Linux性能優化實戰學習筆記：第二十一講

一 內存性能指標

一、系統內存使用狀況

共享內存：是經過tmpfs實現的，因此它的大小也就是tmpfs使用的大小了tmpfs其實也是一種特殊的緩存

可用內存：是新進程可使用的最大內存它包括剩餘內存和可回收緩存。

緩存包括兩部分：

一、一部分是磁盤讀取文件的頁緩存，用來緩存從磁盤讀取的數據，能夠加快之後再次訪問的速度。

二、另外一部分，則是 Slab 分配器中的可回收內存二、進程內存使用狀況，

緩衝區是對原始磁盤塊的臨時存儲，用來緩存將要寫入磁盤的數據。這樣，內核就能夠把分散的寫集中起來，統一優化磁盤寫入。

二、進程內存使用狀況

虛擬內存：包括了進程代碼段、數據段、共享內存、已經申請的堆內存和已經換出的內存等。這裏要注意，已經申請的內存，即便尚未分配物理內存，也算做虛擬內存

常駐內存：是進程實際使用的物理內存，不過，它不包括 Swap 和共享內存，常駐內存通常會換算成佔系統總內存的百分比，也就是進程的內存使用率。

共享內存：既包括與其餘進程共同使用的真實的共享內存，還包括了加載的動態連接庫以及程序的代碼段等。

Swap 內存：是指經過 Swap 換出到磁盤的內存。

三、缺頁異常

兩種缺頁異常

一、能夠直接從物理內存中分配時，被稱爲次缺頁異常。
二、須要磁盤 I/O 介入（好比 Swap）時，被稱爲主缺頁異常.

顯然，主缺缺頁異常升高，就意味着須要磁盤 I/O，那麼內存訪問也會慢不少

四、內存指標思惟導圖

2、內存性能工具

一、案例總結分析

首先，你應該注意到了，全部的案例中都用到了 free。這是個最經常使用的內存工具，能夠查看系統的總體內存和 Swap使用狀況。相對應的，你能夠用 top 或 ps，查看進程的內

而後，在緩存和緩衝區的原理篇中，咱們經過 proc 文件系統，找到了內存指標的來源；並經過 vmstat，動態觀察了內存的變化狀況。與 free 相比，

vmstat 除了能夠動態查看內存變化，還能夠區分緩存和緩衝區、Swap 換入和換出的內存大小。

接着，在緩存和緩衝區的案例篇中，爲了弄清楚緩存的命中狀況，咱們又用了 cachestat ，查看整個系統緩存的讀寫命中狀況，並用 cachetop 來觀察每一個進程緩存的讀寫命中狀況

再接着，在內存泄漏的案例中，咱們用 vmstat，發現了內存使用在不斷增加，又用 memleak，確認發生了內存泄漏。經過 memleak 給出的內存分配棧，咱們找到了內存泄漏的泄漏。經過 memleak 給出的內存分配棧，咱們找到了內存泄漏的可疑位置。

最後，在 Swap 的案例中，咱們用 sar 發現了緩衝區和和 Swap 升高的問題。經過 cachetop，咱們找到了緩衝區升高的根源；經過對比剩餘內存跟 /proc/zonei/zoneinfo 的內存閾，咱們發現 Swap 升高是內存回收致使的。案例最後，咱們還經過 /proc 文件系統，找出了 Swap 所影響的進程。

二、根據指標找工具

三、根據工具找指標

3、如何迅速分析內存的性能瓶頸

一、如何定位系統瓶頸？

在實際生產環境中，咱們但願的是，儘量快地定位系統瓶頸，而後儘量快地優化性能，也就是要又快又準地解決性能問題。

舉個最簡單的例子，當你看到系統的剩餘內存很低時，是否是就說明，進程必定不能申請分配新內存了呢？固然不是，由於進程可使用的內存，除了剩餘內存，還包括了可回收的緩存和緩衝區。

因此，爲了迅速定位內存問題，我一般會先運行幾個覆蓋面比較大的的性能工具，好比 free、top、vmstat、pidstat 等。

具體的分析思路主要有這幾步。

一、先用 free 和 top，查看系統總體的內存使用狀況。

二、再用 vmstat 和 pidstat，查看一段時間的趨勢，，從而判斷出內存問題的類型。

三、最後進行詳細分析，好比內存分配分析、緩存 / 緩衝區分析、具體進程的內存使用分析等。

二、定位系統瓶頸流程圖

 

 三、使用方法

第一個例子，當你經過 free，發現大部份內存都被緩存佔用後，可使用 vmstat 或者 sar 觀察一下緩存的變化趨勢，確認緩存的使用是否還在繼續增大。

若是繼續增大，則說明致使緩存升高的進程還在運行，那你就能用緩存 / 緩衝區分析工具（好比 cachetop、、slabtop 等），分析這些緩存到底被哪裏佔用。

 

第二個例子，當你 free 一下，發現系統可用內存不足時，首先要確認內存是否被緩存 / 緩衝區佔用。排除緩存 / 緩衝區後，你能夠繼續用 pidstat 或者 top，定位佔用內佔用內存最多的進程

找出進程後，再經過進程內存空間工具(好比pmap)，分析進程地址空間中內存的使用狀況就能夠了

 

第三個例子，經過vmstat或者sar發現內存在不斷增加後，能夠分析是否存在內存泄漏的問題，好比你可使用內存分配工具memleak，檢查是否存在內存泄漏

問題，memleak會爲你輸出內存邪路的進程以及調用堆棧。