Linux效能優化-記憶體效能優化思路
目錄
記憶體效能指標
系統記憶體使用情況
1.已用記憶體和剩餘記憶體
2.共享記憶體，通過tmpfs實現的，他的大小就是tmpfs使用的記憶體大小，這是一個特殊的快取
3.可用記憶體是新程序可以使用的最大記憶體，包括剩餘記憶體和可回收快取
4.快取包括，從磁碟讀取檔案頁的buffer快取，用來快取從磁碟讀取的資料加速再次訪問
還包括Slab分歧中的可回收記憶體
5.緩衝區是對原始磁碟塊的臨時儲存，用來快取將要寫入磁碟的資料，核心可以把分散的寫集中起來，統一
優化磁碟寫入
程序記憶體使用情況
如程序的虛擬記憶體，常駐記憶體，共享記憶體，swap記憶體等
1.虛擬記憶體，包括了程序程式碼段，資料段，共享記憶體，已經申請的堆記憶體和已經換出的記憶體等，注意，已經
申請的記憶體，即使還沒有分配實體記憶體，也算作虛擬記憶體
2.常駐記憶體是程序實際使用的實體記憶體，不包括swap和共享記憶體，一般會換算成佔系統總記憶體的百分比，
也就是程序的記憶體使用率
3.共享記憶體，包括與其他程序共同使用的真是的共享記憶體，還包括了載入的動態連結庫以及程式程式碼段等
4.Swap記憶體，是指通過Swap換出到磁碟的記憶體
缺頁異常
系統呼叫記憶體分配請求後，並不會立刻為其分配實體記憶體，而是在首次訪問時，通過缺頁異常來分配，缺頁
異常包括兩類
1.可以直接從實體記憶體中分配時，稱為次缺頁異常
2.需要磁碟I/O介入，比如Swap時，被成為主缺頁異常，主缺頁異常升高，意味著需要磁碟I/O，會導致
記憶體訪問變慢很多
Swap的使用情況
如swap的已用空間，剩餘空間，換入速度和換出速度等
1.已用空間和剩餘空間很好理解，就是字面上的意思，已使用和沒有使用的記憶體空間
2.換入和換出速度，則表示每秒鐘換入和換出記憶體的大小
記憶體的效能指標相關的思維導圖
記憶體效能工具
比如free 檢視整體記憶體和swap情況
top和ps 檢視程序的記憶體情況
在proc中還有很多記憶體指標的來源，如/proc/zoneinfo等
通過vmstat可以動態觀察記憶體變化情況
通過cachestat 檢視整個系統快取的讀寫命中情況
通過cachetop來觀察每個程序快取的讀寫命中情況
memleak檢視記憶體分配，找到記憶體洩露的位置
通過sar也可以實時的檢視記憶體使用情況
效能指標和工具聯絡
同CPU一樣，可以從兩個不同維度出發
1.從記憶體指標出發，把工具和工作原理關聯起來
2.從效能工具出發，可以更快的利用工具，找出我們想觀察的效能指標，特別是工具有限的情況下，得充分
利用手頭的每一個工具，挖掘更多問題
根據指標找工具
從效能工具出發，最大化利用已有的工具，找到想要的指標
根據工具查詢指標(記憶體效能)
如何快速分析記憶體的效能指標
在實際環境中，我們希望儘可能快的定位系統瓶頸，然後儘可能快的優化效能，就是要又快又準的效能相關的問題
雖然記憶體效能指標很多，但都是魏了描述記憶體的原理，指標間自然不會完全孤立，一般都會有關聯，反過來說，這些關聯也正是源於系統的記憶體原理
為了快速定位記憶體問題，可以先執行幾個覆蓋面比較大的效能工具，如free，top，vmstat，pidstat等
具體粉絲思路如下
1.先用free和top，檢視系統整體的記憶體使用情況
2.再用vmstat和pidstat，檢視一段時間的趨勢，從而判斷出記憶體的問題型別
3.最後進行詳細分析，比如記憶體分配分析，快取/緩衝區分析，具體程序的記憶體使用分析等
相關流程圖如下
幾個例子
1.當通過free發現大部分記憶體都會快取佔用後，就可以使用vmstat或者sar觀察快取變化趨勢，確認快取的
使用是否還在繼續增大，如果繼續增大，說明導致快取升高的程序還在執行，再用cachestat和cachetop
分析這些快取到底被哪裡佔用
2.用free發現可用記憶體不足，首先要確認記憶體是否被快取/緩衝區佔用，排除快取/緩衝區後，可以繼續用
pidstat或top，定位佔用記憶體最多的程序，找出程序後，再通過程序記憶體空間工具(如pmap)分析
程序地址空間中記憶體的使用情況
3.當通過vmstat或sar發現記憶體不斷增長，可以分析是否存在記憶體洩露問題，使用memleak檢查是否存在
記憶體洩露，memleak輸出記憶體洩露的程序以及呼叫堆疊
雖然記憶體的效能指標和效能工具都很多，但理解其原理後，會發現他們之間有一定關聯
找到記憶體問題來源後，下一步就是相應的優化工作了，記憶體調優最重要的是，保證應用程式的熱點資料放到記憶體中，並儘量減少換頁和交換
常見的優化思路如下
1.最好禁止Swap，如必須開啟Swap，降低swappiness的值，減少記憶體回收時Swap的使用傾向
2.減少記憶體的動態分配，比如可以使用記憶體池，大頁(HugePage)等
3.儘量使用快取和緩衝區來訪問資料，比如可以使用堆疊明確宣告記憶體空間，來儲存需要快取的資料，或
用Redis這類的外部快取組建，優化資料的訪問
4.使用cgroups等方式限制程序的記憶體使用情況，這樣可以確保系統記憶體不會被異常程序耗盡
5.通過/proc/[PID]/oom_adj，調整核心應用的oom_score，可以保證及時記憶體緊張，核心應用也不會被OOM
殺死