記憶體效能指標

1. 系統記憶體指標，比如已用記憶體、剩餘記憶體、共享記憶體、可用記憶體、快取和緩衝區的用量等

   1. 已用記憶體和剩餘記憶體很容易理解，就是已經使用和還未使用的記憶體

   2. 共享記憶體是通過tmpfs實現的，所以它的大小也就是tmpfs使用的記憶體大小
      tmpfs其實也是一種特殊的快取

   3. 可用記憶體是新程序可以使用的最大記憶體，它包括剩餘記憶體和可回收快取

   4. 快取包括兩部分，一部分是磁碟讀取檔案的頁快取，用來快取從磁碟讀取的資料，可以加快以後再次訪問的速度
      另一部分，則是Slab分配器中的可回收記憶體

   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
      核心就可以把分散的寫集中起來，統一優化磁碟寫入

      
      

2. 程序記憶體指標，比如程序的虛擬記憶體、常駐記憶體、共享記憶體以及Swap記憶體等
   常駐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

   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
      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，它不包括Swap和共享記憶體

   3. 共享記憶體，既包括與其他程序共同使用的真實的共享記憶體，還包括了載入的動態連結庫以及程式的程式碼段等

   4. Swap記憶體，是指通過Swap換出到磁碟的記憶體

   5. 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，而是在請求首次訪問時，通過缺頁異常來分配
      缺頁異常又分為下面兩種場景(主缺頁異常升高，就意味著需要磁碟I/O，那麼記憶體訪問也會慢很多)

      1. 可以直接從實體記憶體中分配時，被稱為次缺頁異常
      2. 需要磁碟 I/O 介入（比如Swap）時，被稱為主缺頁異常
      
      

3. Swap的使用情況，比如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就是已經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

      
      
      

記憶體效能工具

從記憶體指標出發

從效能工具出發

如何迅速分析記憶體的效能瓶頸

為了迅速定位記憶體問題，通常會先執行幾個覆蓋面比較大的效能工具，比如free、top、vmstat、pidstat等

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，從而判斷出記憶體問題的型別
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

例子1

當通過free發現大部分記憶體都被快取佔用後
可以使用vmstat或者sar觀察一下快取的變化趨勢
確認快取的使用是否還在繼續增大
如果繼續增大，則說明導致快取升高的程序還在執行，
那就能用快取/緩衝區分析工具（cachetop、slabtop等），分析這些快取到底被哪裡佔用

例子2

當free一下，發現系統可用記憶體不足時，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或者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（比如pmap），分析程序地址空間中記憶體的使用情況就可以了

例子3

當通過vmstat或者sar發現記憶體在不斷增長後，可以分析中是否存在記憶體洩漏的問題
可以使用記憶體分配分析工具memleak ，檢查是否存在記憶體洩漏。如果存在記憶體洩漏問題
memleak會輸出記憶體洩漏的程序以及呼叫堆疊

小結

記憶體調優最重要的就是，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

常見的優化思路有這麼幾種

1. 最好禁止Swap。如果必須開啟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
   或者用Redis這類的外部快取元件，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
   這樣，可以保證即使記憶體緊張，核心應用也不會被OOM殺死