Linux 如何知道一个进程使用了​​多少物理内存？

Posted 2023-02-22

【中文标题】Linux 如何知道一个进程使用了​​多少物理内存？

【英文标题】：How does Linux know how much physical memory is used by a process?

【发布时间】：2016-11-30 10:52:39

【问题描述】：

我正在调查一个示例进程的内存使用情况。首先我分配一些内存，检查虚拟内存和常驻内存（在 RAM 中）的大小。然后我将数据写入分配的内存并再次检查这些值。

int main()

 int pid = getpid();
 std::stringstream s;
 s << "cat /proc/" << pid << "/status | grep \"VmSize\\|VmRSS\"";
 std::string command = s.str();
 std::cout << "Before allocation\n";
 system(command.c_str());
 char* mem = new char[10000000];
 std::cout << "After allocation\n";
 system(command.c_str());
 memset(mem, 0, 10000000);
 std::cout << "After writing\n";
 system(command.c_str());
 return 0; 

输出：

Before allocation
VmSize:     3412 kB
VmRSS:       852 kB
After allocation
VmSize:    13180 kB
VmRSS:       852 kB
After writing
VmSize:    13180 kB
VmRSS:     10568 kB

当 operator new 分配内存时，只有 VmSize 的值会改变。当数据写入内存时，VmRSS 的值会发生变化。 Linux 如何知道进程使用了​​多少物理内存 (VmRSS)？

【问题讨论】：

操作系统知道，因为它负责为每个进程分配和管理内存。你到底在这里问什么？你想解决什么问题？

操作系统如何知道当数据写入某个内存地址时，它会反映在VmRSS值中。例如，在分配内存时，进程可以调用 mmap 系统调用从 OS 获取一些内存，以便 OS 对其进行跟踪。但是当数据刚刚写入这个内存时，就不会调用任何系统调用。当这样的事情完成 *ptr = data 时，不会调用任何系统调用，但不知何故操作系统知道这个数据现在物理上在 RAM 中，它反映在 VmRSS 值中。

我不能确切地说 Linux 是如何工作的（虽然我确信 Google 可以），但是在 Windows 中，reserved 内存和 committed 之间是有区别的 内存。您使用malloc（或mmap 或其他）保留一块内存，但它实际上可能尚未提交。当您访问该内存块时，如果尚未提交，则会生成页面错误异常，系统会处理该异常，提交内存（即，将内存映射到物理内存或页面文件）。所以你不需要显式地进行系统调用，因为系统会处理 PF 异常。

【参考方案1】：

Linux 如何知道一个进程使用了​​多少物理内存 (VmRSS)？

当进程试图访问尚未映射到物理内存的虚拟内存时，CPU（假设它有一个硬件内存管理单元）将触发一个由操作系统处理的中断（特别是页面错误） .操作系统将物理内存分配给进程并更新翻译后备缓冲区（MMU 的一部分，用于将虚拟内存映射到物理内存）。

因此，由于是操作系统分配物理内存，它还可以跟踪它为每个进程分配了多少。