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Linux系统诊断之内存基础 Linux系统诊断之内存基础深入详解

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想了解Linux系统诊断之内存基础深入详解的相关内容吗,阿里云云栖号在本文为您仔细讲解Linux系统诊断之内存基础的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Linux系统诊断,Linux内存基础,下面大家一起来学习吧。

1.背景

谈及linux内存,很多时候,我们会关注free,top等基础命令。当系统遇到异常情况时,内存问题的根因追溯,现场诊断时,缺乏深层次的debug能力。本篇幅不做深层讨论,能把当前系统的问题描述清楚,是每个SRE应该具备的最基础能力。

2. free

2.1 free命令原理

free是通过查看 /proc/meminfo 来获取内存的使用情况。但是 /proc/meminfo 这个文件又是怎么来的?我们先了解下 /proc 目录:

结论: /proc/meminfo 是 /proc 文件系统下保存你内存相关信息的"伪文件"。

2.2 命令输出简介

每个发行版输出都有一定差异,我们以debian8 4.19.x发行版为例。

root@4f996feeb851:~# free -m
    total  used  free  shared buffers  cached
Mem:   1991  1909   81   4  155  836
-/+ buffers/cache:  917  1073
Swap:   1023   1  1022

大部分的命令输出意思,大家可以在man文档中找到解析,这里不做赘述。

2.3 buffer和cache会使用内存吗?

答案是肯定的,先来了解下buffer和cache。

然而,free命令所展示的buffer和cache 有点狭义的意思——free展示的buffer表示 块设备所占用的缓存 、free展示的cache表示普通文件占用的the page cache(缓存页) 。

总之,buffer和cache使用的内存都是用来加速Linux读写性能,如果有新的进程需要内存,系统会将buffer和cache占用的内存回收,并重新分配给进程使用。

2.4 其他内存概念

RSS & VSZ & PSS & USS

usedMem分为 active & inactive

Linux会维护一个LRU List用来管理活动页和非活动页的回收。 简单讲, 越接近该List的末尾,该页面被回收的概率就越大,反之,越接近列首,则更不易被回收。 linux内核会维护两类LRUList——active list和inactive list,刚访问过的页面放入active list,长时间未访问的页面放入inactive list,内核线程kswapd会定期将active list中的页面移至 inactive list中。

如果系统的inactive的内存过大,可以通过如下操作对其做回收。
sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

3. 虚拟内存

现代x86系统,计算机能够使用的内存会大于其物理内存的上限,依靠的就是虚拟内存机制。Linux支持虚拟内存机制和实模式机制。

实模式下,计算机会直接申请物理内存, 虚拟内存机制下,系统会把磁盘当成内存的扩展,已增加可使用的内存大小。并通过映射map的机制,来保存和物理内存的真实对应关系。

在磁盘和内存之间传送Page的活动叫做swapping或者页面调度(paging),被用作虚拟内存的磁盘分区称为swap。

可以通过在线添加swap的方式临时缓解内存不足的问题,但一般不能直接作在线减少swap的操作,很有可能导致进程的crash。具体swap配置方式见5.1swap相关配置。

4. OOM

1.What is OOM?

Out Of Memory Killer 是 Linux 的一种系统保护机制,在系统内存紧张时,kill掉某些进程防止系统卡死。系统通过打分机制,来实施对进程的杀死操作。默认机制是通过扫描所有进程的内存占用,cpu占用等因素,然后打分  (badness),分数越高,进程被kill的优先级就越高。

2.哪些行为会让系统对进程进行打分?

3.在哪儿可以看到进程的打分?

/proc/<pid>/oom_score

4.手动调整分数

/proc//oom_adj 该文件可以用于调整在oom发生时,哪些进程应该被kill,范围-16 -- +15 ,默认值为0,  

特殊值-17:表示进程永远不会被kill。

5.我怎么知道系统有没有触发过OOM?

/var/log/messages 、 /var/log/syslog 系统日志或者 dmesg 系统日志诊断工具等都能够找到

5. 内存相关配置

5.1 swap相关配置

通过调节系统参数,来告诉计算机使用swap分区的权重

1. 简介
swappiness范围0-100,默认60
0: 表示禁止使用swap
60: 默认
100: 疯狂使用swap
 
2. 操作方法
# sysctl vm.swappiness=VALUE
# sysctl vm.swappiness=20
或者
# echo VALUE > /proc/sys/vm/swappiness
# echo 30 > /proc/sys/vm/swappiness

通过在线增加swap分区大小,临时控制内存泄露,内存不够用等异常。

1. 需要root用户
2. 创建存储文件
# dd if=/dev/zero of=/home/swap2G bs=1024 count=2M
3. 安全设置
# chown root:root /home/swap2G
# chmod 0600 /home/swap2G
4. 创建liunx交换分区
# mkswap /home/swap2G
5. enable 交换分区
# swapon /home/swap2G
6. 更新fstab文件【注意: 部分操作系统不需要】
# vim /etc/fstab
/home/swap2G none swap sw 0 0
7. 检查是否生效
#free -m
8. 卸载swap分区
# swapoff /home/swap2G

5.2 缓存相关

sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
 
0:不释放
1:释放页缓存
2:释放 dentries 和 inodes
3:释放所有缓存

5.3 OOM相关

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