内存管理

Posted 2022-09-15 yxf-

一、物理内存与虚拟内存

物理内存就是系统硬件提供的内存大小，是真正的内存，相对于物理内存，在linux下还有一个虚拟内存的概念，虚拟内存就是为了满足物理内存的不足而提出的策略，它是利用磁盘空间虚拟出的一块逻辑内存，用作虚拟内存的磁盘空间被称为交换空间（Swap Space）

linux的内存管理采取的是分页存取机制，为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。

Linux系统会不时的进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存。

linux进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存。

交换空间的页面在使用时会首先被交换到物理内存，如果此时没有足够的物理内存来容纳这些页面，它们又会被马上交换出去，如此以来，虚拟内存中可能没有足够空间来存储这些交换页面，最终会导致linux出现假死机、服务异常等问题。

二、内存命令

1、free命令

作用：显示当前系统中内存的使用量信息

格式：free 选项

选项：-h 以简明的形式显示

命令输出解释：

[root@localhost~]# free

total used free shared buffers cached

Mem: 16402432 16360492 41940 0 465404 12714880

-/+ buffers/cache: 3180208 13222224

Swap: 8193108 264 8192844

从内核的角度来查看内存的状态

16402432－16360492＝41940

从应用层的角度来看系统内存的使用状态

41940＋（465404＋12714880）＝13222224

对于应用程序来说，buffers/cached占有的内存是可用的，因为buffers/cached是为了提高文件读取的性能，当应用程序需要用到内存的时候，buffers/cached会很快地被回收，以供应用程序使用。

2、buffers与cached的异同

buffers与cached都是内存操作，用来保存系统曾经打开过的文件以及文件属性信息，这样当操作系统需要读取某些文件时，会首先在buffers与cached内存区查找，如果找到，直接读出传送给应用程序，如果没有找到需要数据，才从磁盘读取，这就是操作系统的缓存机制，通过缓存，大大提高了操作系统的性能。但buffers与cached缓冲的内容却是不同的。

buffers表示块设备(block device)所占用的缓存页（page cache），包括直接读写块设备、以及文件系统元数据(metadata)如SuperBlock所使用的缓存页.

cached表示普通文件所占用的缓存页（page cache），cached把读取过的数据保缓存起来，重新读取时若命中（找到需要的数据）就不要去读硬盘了，若没有命中就读硬盘。其中的数据会根据读取频率进行组织，把最频繁读取的内容放在最容易找到的位置，把不经常读取的内容不断往后排，直至从中删除。

3、释放内存

释放page cache：

1）echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches

释放文件节点（inodes）缓存和目录项缓存（dentries），大部分缓存数据都是用的page cache

2）echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches

释放page cache、dentries和inodes缓存：

3）echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

在手动释放内存前，需要使用sync指令，将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的i-node、已延迟的块I/O 和读写映射文件。否则在释放缓存的过程中，可能会丢失未保存的文件。

4、dd命令

作用：制作一个文件

格式：dd if=源文件 of=目标文件 bs=1024 count=65536

选项：

if＝输入文件，或者设备名称。

of＝输出文件或者设备名称。

ibs=bytes 表示一次读入bytes 个字节(即一个块大小为bytes 个字节)。

obs=bytes 表示一次写bytes 个字节(即一个块大小为bytes 个字节)。

bs＝bytes，同时设置读写块的大小，以bytes为单位，此参数可代替ibs和obs。

count=blocks 仅拷贝blocks个块。

三、交换分区

1、扩容swap分区

SWAP（交换）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后将把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。但由于交换分区毕竟是通过硬盘设备读写数据的，速度肯定要比物理内存慢，所以只有当真实的物理内存耗尽后才会调用交换分区的资源。

首先，进行磁盘分区操作，使用fdisk命令；

然后，使用swap专用的格式化工具mkswap对磁盘分区进行格式化；

再次，将磁盘挂载信息写入/etc/fstab中；

最后，使用swapon对swap分区进行扩容。

2、swap分区优化

swappiness的值的大小对如何使用swap分区是有着很大的联系的。swappiness=0的时候表示最大限度使用物理内存，然后才是swap空间，swappiness＝100的时候表示积极的使用swap分区，并且把内存上的数据及时的搬运到swap空间里面。linux的基本默认设置为60，具体如下：

cat /proc/sys/vm/swappiness

也就是说，你的内存在使用到100-60=40%的时候，就开始出现有交换分区的使用。

操作系统层面，要尽可能使用内存，对该参数进行调整。

临时调整的方法如下，调成10：

sysctlvm.swappiness=10

要想永久调整的话，需要将在/etc/sysctl.conf修改，加上：

cat /etc/sysctl.conf

vm.swappiness=10