Linux性能监控之Memory篇(1)

luxuabc

<P>首先说说虚拟内存和物理内存：</P>
<P>虚拟内存就是采用硬盘来对物理内存进行扩展，将暂时不用的内存页写到硬盘上而腾出更多的物理内存让有需要的进程来用。当这些内存页需要用的时候在从硬盘读回内存。这一切对于用户来说是透明的。通常在Linux系统说，虚拟内存就是swap分区。在X86系统上虚拟内存被分为大小为4K的页。</P>
<P>每一个进程启动时都会向系统申请虚拟内存（VSZ），内核同意或者拒就请求。当程序真正用到内存时，系统就它映射到物理内存。RSS表示程序所占的物理内存的大小。用ps命令我们可以看到进程占用的VSZ和RSS。</P>
<P># ps –aux</P>
<P>USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND</P>
<P>daemon 2177 0.0 0.2 3352 648 ? Ss 23:03 0:00 /usr/sbin/atd</P>
<P>dbus 2196 0.0 0.5 13180 1320 ? Ssl 23:03 0:00 dbus-daemon-1 --sys</P>
<P>root 2210 0.0 0.4 2740 1044 ? Ss 23:03 0:00 cups-config-daemon</P>
<P>root 2221 0.3 1.5 6108 4036 ? Ss 23:03 0:02 hald</P>
<P>root 2231 0.0 0.1 2464 408 tty1 Ss+ 23:03 0:00 /sbin/mingetty tty1</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内核会定期将内存中的数据同步到硬盘，这个过程叫做Memory Paging。同时内核也要负责回收不用的内存，将他们分给其他需要的进程。PFRA算法（Page Frame reclaim algorithm）负责回收空闲的内存。算法根据内存页的类型来决定要释放的内存页。有下列4种类型：</P>
<P>1．&nbsp; Unreclaimable – 锁定的，内核保留的页面；</P>
<P>2．&nbsp; Swappable – 匿名的内存页；</P>
<P>3．&nbsp; Syncable – 通过硬盘文件备份的内存页；</P>
<P>4．&nbsp; Discardable – 静态页和被丢弃的页。</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>除了第一种（Unreclaimable）之外其余的都可以被PFRA进行回收。与之相关的进程是kswapd。在kswapd中，有2个阀值，pages_hige和pages_low。当空闲内存页的数量低于pages_low的时候，kswapd进程就会扫描内存并且每次释放出32个free pages，直到free page的数量到达pages_high。具体kswapd是如何回收内存的呢？有如下原则：</P>
<P>1.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果页未经更改就将该页放入空闲队列；</P>
<P>2.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果页已经更改并且是可备份回文件系统的，就理解将内存页的内容写回磁盘；</P>
<P>3.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如果页已经更改但是没有任何磁盘上的备份，就将其写入swap分区。</P>
<P># ps -ef | grep kswapd</P>
<P>root 30 1 0 23:01 ? 00:00:00 [kswapd0]</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>在回收内存过程中还有两个重要的方法，一是LMR（Low on memory reclaiming），另一个是OMK(Out of Memory Killer)。当分配内存失败的时候LMR将会其作用，失败的原因是kswapd不能提供足够的空闲内存，这个时候LMR会每次释放1024个垃圾页知道内存分配成功。当LMR不能快速释放内存的时候，OMK就开始其作用，OMK会采用一个选择算法来决定杀死某些进程。当选定进程时，就会发送信号SIGKILL，这就会使内存立即被释放。OMK选择进程的方法如下：</P>
<P>1.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 进程占用大量的内存；</P>
<P>2.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 进程只会损失少量工作；</P>
<P>3.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 进程具有低的静态优先级；</P>
<P>4.&nbsp;&nbsp;&nbsp; 进程不属于root用户。</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>进程管理中另一个程序pdflush用于将内存中的内容和文件系统进行同步，比如说，当一个文件在内存中进行修改，pdflush负责将它写回硬盘。</P>
<P># ps -ef | grep pdflush</P>
<P>root 28 3 0 23:01 ? 00:00:00 [pdflush]</P>
<P>root 29 3 0 23:01 ? 00:00:00 [pdflush]</P>
<P>每当内存中的垃圾页（dirty page）超过10%的时候，pdflush就会将这些页面备份回硬盘。这个比率是可以调节的，通过参数vm.dirty_background_ratio。</P>
<P># sysctl -n vm.dirty_background_ratio</P>
<P>10</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>Pdflush同PFRA是独立运行的，当内核调用LMR时，LMR就触发pdflush将垃圾页写回硬盘。</P>